體積表面電阻率測(cè)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(jiàn)直流電阻測(cè)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(cè)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(guò)程的連續(xù)性和均勻性，保證膜層的平整性

2.四探針測(cè)試法

采用四探針測(cè)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?lè)](méi)有差異，只是測(cè)試時(shí)，電阻測(cè)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?lè)ê椭绷麟娮璺y(cè)試結(jié)果

從圖2中可以看出，由于測(cè)試方法的差異，所測(cè)試出來(lái)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(cè)試計(jì)算模型是相關(guān)的。通常在四探針測(cè)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(wú)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(wú)窮大的試樣來(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(cè)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(lái)說(shuō)，原理即為運(yùn)算放大器反向輸入測(cè)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(cè)試為點(diǎn)到點(diǎn)的電阻測(cè)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(cè)試時(shí)采用正向電流和反向電流的測(cè)試結(jié)果

在四探針測(cè)試中，除了邊緣效應(yīng)以外，還需要考慮在測(cè)試時(shí)所由于不同材料引線接觸造成的熱電勢(shì)。探針用的材料與測(cè)量是無(wú)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(shì)，那么不同的材料接觸產(chǎn)生的熱電勢(shì)就不同。比如室溫下Cu與CuO的熱電勢(shì)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(cè)量端就會(huì)產(chǎn)生很大變化．寫(xiě)成公式是：

正向電流時(shí)：（V總＋測(cè)量）＝V熱電熱＋（I+）*（R樣品）

反向電流時(shí)：（V總－測(cè)量）＝V熱電熱＋（I-）*（R樣品）

對(duì)于測(cè)試樣品來(lái)說(shuō)，并不是每個(gè)測(cè)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(shì)，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(cè)試出來(lái)的樣品電阻率的測(cè)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(cè)試結(jié)果。

對(duì)比兩個(gè)測(cè)試結(jié)果可以看出，在考慮樣品的熱效應(yīng)之后所測(cè)試出來(lái)的體積電阻率與只施加正向電流測(cè)試出來(lái)的體積電阻率結(jié)果是存在偏差的。因此，在采用四探針?lè)ㄟM(jìn)行體積電阻率測(cè)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>