细数四探针测电阻与万用表测电阻的区别

在平时的工作中，工程师常常使用万用表测电阻或进行电流、电压的测试，与此同时，还有一种办法是比较常用到的，那就是四探针测电阻法。那么，万用表测电阻与四探针测电阻法究竟有哪些不同之处？他们的测量原理又是什么呢？在今天的文章中，小编将会为大家进行简要的总结和分析。

首先我们来看一下四探针测电阻的操作模式和测量原理。这种测电阻技术的实际操作方式如下图所示。

四探针测电阻操作示意图

从图1中可以看到，这种测电阻方式与万用表测电阻的方法有很大的不同之处。当图中的1、2、3、4共四根根金属探针排成直线时，将会以一定的压力压在半导体材料上，在1、4两处探针间通过电流I，则2、3探针间产生电位差V。此时，所测材料的电阻率为：

在该公式中，参数C为探针系数，其具体数值由探针几何位置决定。当试样电阻率分布均匀，试样尺寸满足半无限大条件时，则该公式将变形为：

这个公式就是四探针测电阻与万用表测电阻的本质区别所在了。从上文中这一经过变形的计算公式里可以看到，参数S1、S2、S3分别代表的是探针1与2、2与3、3与4之间的间距。这里有一个问题需要我们注意，那就是探头系数由制造厂对探针间距进行测定后确定，并提供给用户。每个探头都有自己的系数，参数C的数值可以约等于6.28±0.05，其计算单位为cm。当S1=S2=S3=1mm时，C=2π。若电流取I=C时，则ρ=V可由数字电压表直接读出。

在了解了四探针测电阻的工作原理之后，接下来我们再来看一下万用表测电阻的原理，无论是什么型号的数字万用表，在进行电阻的测量时，其本身所主要运用到的是运算放大器反向输入运算公式，该公式可以写为：

可以看到，在这种运算放大器反向输入运算公式中，参数Rf与Uo成正比，将RX作为Rf，则输出U0就与RX成正比。这就是万用表测电阻的工作原理所在了。

在了解了这两种测电阻方式的工作原理之后，我们可以很明显的看出，万用表测电阻需要一定数值的电流来维持。而面对电阻较低的情况，过低的电流强度有可能根本就不是被测电阻能承受的，这还不包括设计的最大电流是多少还有电池输出能力这个问题。因此，如果所需要检测的电阻阻值太低，对于万用表来说已经无法区分，这种情况近乎于短路，这就需要我们使用四探针测电阻的方式，来完成对电阻阻值的测试了。