日置的电阻计实现高精度低电阻测量的探针技术

低电阻测量的必要性
随着电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）的普及，大电流的系统日益增多。母线排或连接点等电流路径中的微小电阻，会直接导致系统效率下降和过热风险。为解决此类问题，高精度低电阻测量至关重要。
HIOKI 日置的电阻计RM3545A、RM3546 以 1 nΩ 的分辨率精准测量微电阻值。通过优化探针技术，提供可靠性高的数据以助力客户提升产品质量。本文将结合实例分析作为低电阻测量成功关键的探针技术要点。
低电阻测量的基本：四端子测量
日置的电阻计RM 系列采用恒流测量方式：通过SOURCE（电流施加线）向被测物（DUT）施加恒定电流（I），再通过SENSE（电压检测线）检测电压（V），最终依据欧姆定律（R=V/I）计算电阻值。4 端子测量（开尔文测量法）通过分离电流施加路径与电压检测路径，可消除回路电阻（配线电阻+ 接触电阻）的影响，从而在低电阻测量中提供可靠性高的结果。相关内容请同步参考《电阻测量指南》第8-9 页。
下文将基于4 端子测量，详细解析探针技术的要点。

探针技术对测量的影响
在低电阻测量中，探针技术对测量结果影响显著，测量误差的主要来源为理想的电流通过方式（均匀电流密度）与实测时电流通过方式（非均匀电流密度）的差异。
本文以芯片电阻器（贴片电阻器）和金属圆棒为例，详细探讨理想状态与实测状态下电流通过方式特性及其对测量值的影响。
理想状态下的电流通过方式
芯片电阻器需安装于基板使用，其参数值为基板安装状态下的电阻值。如图2 所示，在基板安装状态下，电流在电阻器的电阻分量中均匀流动。例如，在电流均匀流动状态下检测电极两端产生的电位差（即图中等电位线的数量），通过欧姆定律即可测得接近参数值的电阻值。
金属圆棒的理论电阻值R 可通过公式 R=ρ×A/L 计算得出（其中 ρ 为电阻率，L 为长度，A 为横截面积）。该理论值基于电流在圆棒内部均匀通过方式的前提条件。

实测状态下电流通过方式
图3 展示了低电阻芯片电阻器、高电阻芯片电阻器及金属圆棒在实测状态下的内部电流通过方式特性。低电阻芯片电阻器与金属圆棒在测量时呈现非均匀电流通过方式。与基板安装时的均匀电流通过方式不同，高电阻芯片电阻器在测量时，因电极- 电阻分量间的电阻值差异，电流会优先扩散通过方式，从而实现与基板安装状态相似的均匀电流通过方式。测量金属圆棒时，电流从探针接触点呈放射状扩散，呈现与理论状态不同的非均匀通过方式特性。
这些电流通过方式差异将直接影响测量值，具体分析将在下节详述。

审核编辑 黄宇