超低电阻&微小电阻（超导材料电阻）测试方案

发布时间：2022-04-19 品牌：吉时利(Keithley) 浏览量：6087

电阻值是基于欧姆定律获得，一般需要有外部激励源，电压源或者电流源，同时测量电流或者电压以计算电阻值。电阻值除了与材料本身有关，还与温度有关，并且由于受热不均匀会引入热电动势。对于超低电阻测了来说，影响就更为明显。举例来讲，由实验室温度波动或敏感电路附近的通风引起的测试电路中的温度变化可以产生几微伏的热电动势，进而影响超低电阻的测量结果。

消除热电动势对超低电阻测量影响常见的方法之一是Delta模式，下图和以下计算公式解释了Delta模式的具体内容：

每次电流极性改变时，测量电压(, ,等)。每个电压测量包括恒定的热电压偏移量()和线性变化的电压偏移量()。热电压漂移可以近似为短时间内的线性函数，因此电压随时间的变化率()也可以视为常数。前三种电压测量包括以下电压：

其中：, , 为电压测量值
　　　假定是在时间t= 0时取的
　　　、和是被测单元由于施加电流而产生的压降
　　　是测量时恒定的热电动势偏移量
　　　是热电动势的变化

通过三种电压测量的数学计算，可以消除热电动势电压偏移()项和热电动势电压变化项。首先，取前两个电压测量值之差的一半，称之为:

然后，取第二次(,)和第三次()电压测量差值的一半，将这个项称为:

和都受到热电动势漂移的影响，但对和的影响大小相等，方向相反。最终的电压读数是和的平均值，计算公式如下:

注意，在最后的电压计算中，和这两项都被抵消了。

在Delta方法中，每个数据点是三个电压读数的移动平均值。这种对电压测量值的额外平均意味着，Delta法得到的数据比使用电流反转法计算时得到的数据具有更低的噪声，即使这两组数据是在同一时间段内获得的。Delta方法的成功取决于热漂移的线性近似，这必须在短时间内进行。成功地补偿热电动势电压的变化，意味着测量周期时间必须快于待测件的热时间常数。因此，要使得Delta方法成功，必须使用较快的电流源和纳伏表。

Keithley 6220系列电流源和2182A纳伏表是常见的使用Delta模式进行超低电阻测量的配置，但是6220系列电流源的电流输出最大是100mA，相对比较小，如果需要进行更大的电流，或者没有6220系列电流源，可以使用Keithley源测量单元(源表)替代6220系列电流源，亦可以使用其他七位半或者八位半支持外部触发功能的万用表代替2182A