低電阻測量的必要性

隨著電動汽車（EV）和混合動力汽車（HEV）的普及，大電流的系統(tǒng)日益增多。母線排或連接點等電流路徑中的微小電阻，會直接導致系統(tǒng)效率下降和過熱風險。為解決此類問題，高精度低電阻測量至關(guān)重要。

HIOKI 日置的電阻計 RM3545A、RM3546 以 1 nΩ 的分辨率精準測量微電阻值。通過優(yōu)化探針技術(shù)，提供可靠性高的數(shù)據(jù)以助力客戶提升產(chǎn)品質(zhì)量。本文將結(jié)合實例分析作為低電阻測量成功關(guān)鍵的探針技術(shù)要點。

低電阻測量的基本：四端子測量

日置的電阻計RM 系列采用恒流測量方式：通過SOURCE（電流施加線）向被測物（DUT）施加恒定電流（I），再通過SENSE（電壓檢測線）檢測電壓（V），最終依據(jù)歐姆定律（R=V/I）計算電阻值。4 端子測量（開爾文測量法）通過分離電流施加路徑與電壓檢測路徑，可消除回路電阻（配線電阻+ 接觸電阻）的影響，從而在低電阻測量中提供可靠性高的結(jié)果。相關(guān)內(nèi)容請同步參考《電阻測量指南》第8-9 頁。

下文將基于4 端子測量，詳細解析探針技術(shù)的要點。

探針技術(shù)對測量的影響

在低電阻測量中，探針技術(shù)對測量結(jié)果影響顯著，測量誤差的主要來源為理想的電流通過方式（均勻電流密度）與實測時電流通過方式（非均勻電流密度）的差異。

本文以芯片電阻器（貼片電阻器）和金屬圓棒為例，詳細探討理想狀態(tài)與實測狀態(tài)下電流通過方式特性及其對測量值的影響。

理想狀態(tài)下的電流通過方式

芯片電阻器需安裝于基板使用，其參數(shù)值為基板安裝狀態(tài)下的電阻值。如圖2 所示，在基板安裝狀態(tài)下，電流在電阻器的電阻分量中均勻流動。例如，在電流均勻流動狀態(tài)下檢測電極兩端產(chǎn)生的電位差（即圖中等電位線的數(shù)量），通過歐姆定律即可測得接近參數(shù)值的電阻值。

金屬圓棒的理論電阻值R 可通過公式 R=ρ×A/L 計算得出（其中 ρ 為電阻率，L 為長度，A 為橫截面積）。該理論值基于電流在圓棒內(nèi)部均勻通過方式的前提條件。

實測狀態(tài)下電流通過方式

圖3 展示了低電阻芯片電阻器、高電阻芯片電阻器及金屬圓棒在實測狀態(tài)下的內(nèi)部電流通過方式特性。低電阻芯片電阻器與金屬圓棒在測量時呈現(xiàn)非均勻電流通過方式。與基板安裝時的均勻電流通過方式不同，高電阻芯片電阻器在測量時，因電極- 電阻分量間的電阻值差異，電流會優(yōu)先擴散通過方式，從而實現(xiàn)與基板安裝狀態(tài)相似的均勻電流通過方式。測量金屬圓棒時，電流從探針接觸點呈放射狀擴散，呈現(xiàn)與理論狀態(tài)不同的非均勻通過方式特性。

這些電流通過方式差異將直接影響測量值，具體分析將在下節(jié)詳述。