體積表面電阻率測試方法分析

儀器與試劑

1.儀器和材料

（1）普通白玻璃。

（2）市售常見直流電阻測試儀；電阻率試驗(yàn)儀。

2.試劑市售HJT電池用銀漿，工業(yè)級(jí)。

測試方法

1.導(dǎo)電樣品的制備

將銀漿用刮刀或刮條均勻涂抹在玻璃板上，使用3M隱形膠帶進(jìn)行涂層厚度的控制。注意涂抹過程的連續(xù)性和均勻性，保證膜層的平整性

2.四探針測試法

采用四探針測試樣品的方阻，再根據(jù)公式：ρ=R□*d計(jì)算出導(dǎo)電樣品的體積電阻率。

3.直流電阻法

樣品的制備與四探針法沒有差異，只是測試時(shí)，電阻測試距離選擇為L=50mm。同樣采用公式：ρ=（R*w*d）/L計(jì)算出體積電阻率。

結(jié)果分析

1.四探針法和直流電阻法測試結(jié)果

從圖2中可以看出，由于測試方法的差異，所測試出來的電導(dǎo)率的絕對(duì)值存在一定的差異。

這其實(shí)與四探針的測試計(jì)算模型是相關(guān)的。通常在四探針測試中，由于樣品形狀的差異，會(huì)引入一個(gè)所謂的修正系數(shù)。

對(duì)于三維尺寸都遠(yuǎn)大于探針間距的半無窮大試樣，其電阻率為ρ。導(dǎo)體的電阻率計(jì)算公式為：

對(duì)于非規(guī)則的試樣或不滿足無窮大的試樣來說，則由如下公式計(jì)算其電阻率：

其中，W為試樣的寬度，H為樣品的厚度，S探針間距。

同時(shí)對(duì)于本研究中所制備的樣品來說，由于樣品寬度僅為5mm，四探針并不全落在在樣品寬度的中央?yún)^(qū)，因此，在測試時(shí)會(huì)受到一定邊緣效應(yīng)的影響。

另外，對(duì)于直流電阻法來說，原理即為運(yùn)算放大器反向輸入測試樣品電阻。此方法也是目前在HJT漿料制備文獻(xiàn)中運(yùn)用最為廣泛的方法。但對(duì)于未采用絲網(wǎng)印刷制備的電極，由于此方法測試為點(diǎn)到點(diǎn)的電阻測試，依據(jù)公式ρ=（R*w*d）/L所計(jì)算出的電阻率存在由于厚度的不均勻會(huì)導(dǎo)致的偏差。

2.四探針測試時(shí)采用正向電流和反向電流的測試結(jié)果

在四探針測試中，除了邊緣效應(yīng)以外，還需要考慮在測試時(shí)所由于不同材料引線接觸造成的熱電勢。探針用的材料與測量是無關(guān)的，但是由于各探針接觸的地方的溫度可能又所不同，會(huì)引入熱電勢，那么不同的材料接觸產(chǎn)生的熱電勢就不同。比如室溫下Cu與CuO的熱電勢是1000uV/K，Cu與Pb/sn是1-3uV/K。由于1K溫度的變化就會(huì)使得在電壓測量端就會(huì)產(chǎn)生很大變化．寫成公式是：

正向電流時(shí)：（V總＋測量）＝V熱電熱＋（I+）*（R樣品）

反向電流時(shí)：（V總－測量）＝V熱電熱＋（I-）*（R樣品）

對(duì)于測試樣品來說，并不是每個(gè)測試區(qū)域都存在正向和反向相差很大的情況，造成這種情況主要有以下幾種原因：

（1）如果樣品電阻本身電阻就大，樣品自然在加電流后會(huì)發(fā)熱，這樣樣品本身的可能也會(huì)形成溫差。

（2）電極與樣品是有接觸電阻的（特別指電流的引線端），他們可能在通電流時(shí)發(fā)熱，也會(huì)使得樣品形成溫差。一旦有溫差的存在，如果樣品本身又是熱電材料，那么會(huì)產(chǎn)生很大的溫差熱電勢，這樣也會(huì)使得觀察到正反向相差很大的情況。那么此時(shí)相差大時(shí)可能就是代表探針接觸的地方溫度相差大了。

如圖3所示，左圖為僅施加正向電流所測試出來的樣品電阻率的測試結(jié)果，右圖為考慮了正反向電流綜合效應(yīng)的體積電阻率測試結(jié)果。

對(duì)比兩個(gè)測試結(jié)果可以看出，在考慮樣品的熱效應(yīng)之后所測試出來的體積電阻率與只施加正向電流測試出來的體積電阻率結(jié)果是存在偏差的。因此，在采用四探針法進(jìn)行體積電阻率測試時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮樣品的溫度熱效應(yīng)，對(duì)電阻值進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?/span>