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摘要：介绍一种实用的导电聚合物薄膜电阻率测量系统。电阻率的测量原理基于四探针法与比率测量法，以低值恒压激励代替恒流激励，使2种方法结合在一起；然后以ARM7微控制器为系统核心，构建了量程自适应的半自动式系统架构；对电路实际能达到的分辨率和设计要求分辨率进行详细的分析；最后测量了系列标准电阻和部分导电聚合物薄膜样品的电阻率值，与标准方法进行了时比，分析了系统各项指标。
关键词：电阻率；四探针；比率测量法；导电聚合物薄膜

0 引言
导电聚合物材料的电学特性是通过掺杂来控制其电阻率来改变的。因此精确测量导电聚合物的电阻率具有重要意义。半导体工业中普遍使用四探针测量仪测量无机半导体材料的电阻率。而导电聚合物属于有机半导体材料，导电机理不同，且电阻率区间跨度较大(为10-3～1010Ω·cm)。使用四探针测量仪无法满足应用要求。目前，进行较高电阻率测量时可以按照国标(GB3048.3—83)方法搭建测量电路。但是，该方法对样品的外形有严格要求，电路搭建费时、耗力；激励电压大小难于掌控，电压过小影响测量精度，电压过大会导致较大的电流，可能影响样品特性，且过高的电压危险性很大。为了避免压片、塑型等前处理过程，也为了在宽范围内准确、安全地测量，这里进行了必要的改进。

1 测量原理
1．1 四探针电阻测量法
四探针法可以减小接触电阻和导线电阻的影响。采用恒压激励信号Vs代替原本在1和4探针间的恒流信号。如图1所示。

通过样品的电流：

式中：Rw为导线电阻；Rct为针脚(1，4)接触电阻；R14为样品电阻。
为了求得样品电流I，需要通过其他途径得到总电阻Rx。在此引入比率测量法。如图2所示。

式中：Vin为输入的基准参考电压(对应图2中的Vs)；Vout为放大电路的输出电压；Rf为反馈电阻。
1．2 测量的分辨率
电阻测量的理论分辨率：

当Vin和Rf恒定时，分辨率随着待测样品电阻率的增加而急剧减小。通过以下方式实现在全量程范围内都保持较高的分辨率：
(1)在测量较大的Rx时配给较大的Rf；
(2)改变激励信号的电压值。
通过程控放大技术，按照电阻值范围设计了不同的档位，并针对档位选择了不同的激励信号电压值，对应关系见表1。

关键词： 导电 薄膜 测量系统 聚合物