方塊電阻

蒸發鋁膜、導電漆膜、印製電路板銅箔膜等薄膜狀導電材料，衡量它們厚度的最好方法就是測試它們的方阻。什麼是方阻呢？方阻就是方塊電阻，指一個正方形的薄膜導電材料邊到邊“之”間的電阻，如圖一所示，即B邊到C邊的電阻值。

方塊電阻又稱膜電阻，是用於間接表徵薄膜膜層、玻璃鍍膜膜層等樣品上的真空鍍膜的熱紅外性能的測量值，該數值大小可直接換算為熱紅外輻射率。方塊電阻的大小與樣品尺寸無關，其單位為Siements/sq，後增加歐姆/sq表徵方式，該單位直接翻譯為方塊電阻或者面電阻，用於膜層測量又稱為膜層電阻 ^[1]  。

方塊電阻有一個特性，即任意大小的正方形測量值都是一樣的，不管邊長是1米還是0.1米，它們的方阻都是一樣，這樣方阻僅與導電膜的厚度等因素有關，表徵膜層緻密性，同時表徵對熱紅外光譜的透過能力，方塊電阻測量數值愈大，則隔離熱紅外性能越差，方塊電阻測量數值愈小則隔離熱紅外性能越好，對於建築行業來講低輻射玻璃的熱紅外性能測量的快速測量就必須選用方塊電阻測量儀，測量值愈小則建築材料就愈節能，在建築材料行業具有很大的作用。

方塊電阻：Rs=ρ/t(其中ρ為塊材的電阻率,t為塊材厚度）

或者寫成電導率的表達式：Rs = 1/(σt)

這樣 在計算塊材電阻的時候，我們就可以利用方塊電阻乘以長寬比例得到，計算過程與維度無關：

R=Rs*L/W(L為塊材長度，W為塊材寬度）

方塊電阻如何測試呢，可不可以用萬用表電阻檔直接測試圖一所示的材料呢？不可以的，因萬用表的表筆只能測試點到點之間的電阻，而這個點到點之間的電阻不表示任何意義。如要測試方阻，首先我們需要在A邊和B邊各壓上一個電阻比導電膜電阻小得多的圓銅棒，而且這個圓銅棒光潔度要高，以便和導電膜接觸良好。這樣我們就可以通過用萬用表測試兩銅棒之間的電阻來測出導電薄膜材料的方阻 ^[2]  。

如果方阻值比較小，如在幾個歐姆以下，因為存在接觸電阻以及萬用表本身性能等因素，用萬用表測試就會存在讀數不穩和測不準的情況。這時就需要用專門的用四端測試的低電阻測試儀器，如毫歐計、微歐儀等。測試方法如下：用四根光潔的圓銅棒壓在導電薄膜上，如圖二所示。四根銅棒用A、B、C、D表示，它們上面焊有導線接到毫歐計上，我們使BC之間的距離L等於導電薄膜的寬度W，至於AB、CD之間的距離沒有要求，一般在10--20mm就可以了，接通毫歐計以後，毫歐計顯示的阻值就是材料的方阻值。這種測試方法的優點是：

1、用這種方法毫歐計可以測試到幾百毫歐，幾十毫歐，甚至更小的方阻值。

2、由於採用四端測試，銅棒和導電膜之間的接觸電阻，銅棒到儀器的引線電阻，即使比被測電阻大也不會影響測試精度。

3、測試精度高。由於毫歐計等儀器的精度很高，方阻的測試精度主要由膜寬W和導電棒BC之間的距離L的機械精度決定，由於尺寸比較大，這個機械精度可以做得比較高。在實際操作時，為了提高測試精度和為了測試長條狀材料，W和L不一定相等，可以使L比W大很多，此時方阻Rs=Rx*W/L，Rx為毫歐計讀數。

此方法雖然精度比較高，但比較麻煩，尤其在導電薄膜材料比較大，形狀不整齊時，很難測試，這時就需要用專用的四探針探頭來測試材料的方阻，如圖三所示。

探頭由四根探針阻成，要求四根探針頭部的距離相等。四根探針由四根引聯接到方阻測試儀上，當探頭壓在導電薄膜材料上面時，方阻計就能立即顯示出材料的方阻值，具體原理是外端的兩根探針產生電流場，內端上兩根探針測試電流場在這兩個探點上形成的電勢。因為方阻越大，產生的電勢也越大，因此就可以測出材料的方阻值。需要提出的是雖然都是四端測試，但原理上與圖二所示用銅棒測方阻的方法不同。因電流場中僅少部分電流在BC點上產生電壓（電勢）。所示靈敏度要低得多，比值為1：4.53 ^[2]  。

1、要求探頭邊緣到材料邊緣的距離大大於探針間距，一般要求10倍以上。

2、要求探針頭之間的距離相等，否則就要產生等比例測試誤差。

3、理論上講探針頭與導電薄膜接觸的點越小越好。但實際應用時，因針狀電極容易破壞被測試的導電薄膜材料，所以一般採用圓形探針頭。

1、如果被測導電薄膜材料表面上不乾淨，存在油污或材料暴露在空氣中時間過長，形成氧化層，會影響測試穩定性和測試精度。在測試中需要引起注意。

2、如探頭的探針存在油污等也會引起測試不穩，此時可以把探頭在乾淨的白紙上滑動幾下擦一擦可以了。

3、如果材料是蒸發鋁膜等，蒸發的厚度又太薄的話，形成的鋁膜不能均勻的連成一片，而是形成點狀分佈，此時方塊電阻值會大大增加，與通過稱重法計算的厚度和方阻值不一樣，因此，此時就要考慮到加入修正係數。 ^[3]