2- und 4-Punkt Messung

Das Multimeter (mit 2 Messspitzen) ist  in der Regel ein günstiges und einfaches Gerät zur Spannungs-, Strom- und Widerstandsmessung. Jedoch ist die konventionelle 2-Punkt-Methode für eine Materialbewertung, aufgrund von störenden Leitungs- und Steckverbindungswiderständen, nicht geeignet.


Multimeter 2-Pin Messung und Zweileiterverfahren (Wie deutlich zu erkennen ist nehmen die Kontaktwiderstände r1, r2 Einfluss und verfälschen die Messung.)

Zur Messung von Leitern und Halbleitern im Widerstandsbereich von 10-6 Ωxcm – 107 Ωxcm wird daher die sogenannte Vier-Punkt-Messmethode verwendet. Diese Methode basiert auf dem Vierleiterverfahren und wurde entwickelt um den Einfluss von Kontaktwiderständen zu eliminieren. Basis hierfür sind zwei quasi voneinander getrennte Stromkreise.

Der erste Stromkreis beinhaltet eine Konstantstromquelle, dessen Strom durch die Kontaktwiderstände und den gesuchten Widerstand Rx geführt wird. Der zweite Stromkreis beinhaltet eine Spannungsmesseinrichtung, dessen Innenwiderstand groß genug sein muss, damit kein Strom in diesen Kreis gelangt. Mit diesem Messgerät wird die Spannung am Widerstand Rx gemessen, die Kontaktwiderstände r1, r2 nehmen somit keinen Einfluss.

 

Vierleiterverfahren

 

Daher verfügen die Messgeräte der Loresta Serie über  4-Pin Messköpfe. Dieser Messkopf eliminiert Leitungs- und Steckverbindungswiderstände sowie Übergangswiderstände. Wesentliche präzisere Widerstandsmessungen werden dadurch erzielt.

Bei der Vier-Punkt-Messmethode werden vier nadelähnliche Elektroden auf der Oberfläche einer Probe platziert. Zur Vereinfachung der Messmethode und Berechnung der Korrekturfaktoren stehen alle vier Elektroden in einem äquidistanten Abstand zueinander. Die Elektroden sind meist kollinear angeordnet, jedoch sind auch andere Anordnungen, wie zum Beispiel die Quadratische, zulässig. Die beiden äußeren Elektroden (1 und 4)  führen einen eingeprägten Gleichstrom. Die beiden inneren Elektroden (2 und 3), die sich wie eben angedeutet, im Prinzip an einer beliebigen Stelle der Probe befinden können (z.B.: quadratische Anordnung) greifen die Spannung an der Oberfläche der Probe ab. Somit kann der elektrische Widerstand bestimmt werden. Die spezifischen Widerstände ergeben sich durch Anwendung des Korrekturfaktors und Einbeziehung der Dicke der Musterprobe.

 

Elektrodenanordnung der Vier-Punkt-Messmethode(

 

Mithilfe des Konstantstroms I und der gemessenen Spannung U kann der spezifische Oberflächenwiderstand ps (surface) bestimmt werden, bei bekannter Materialdicke t kann zusätzlich der spezifische Volumenwiderstand pv (volume) ermittelt werden. Bei der 4-Pol Messung ist nur die Platzierung des Messkopfes auf dem Messobjekt wichtig, da die Elektroden schon fest im Messkopf integriert sind.

 

 

ASP Messkopf Vierpunktmessung
ASP Messkopf Vierpunktmessung