電致發(fā)光材料（Electroluminescent Materials）被廣泛應(yīng)用于各種顯示、照明等領(lǐng)域。在電致發(fā)光材料性能表征的過程中，我們通常將待測(cè)樣品加上恒定的電壓，來測(cè)試器件的電流、亮度等參數(shù)。這些參數(shù)很多都受器件電阻的影響，因此準(zhǔn)確的獲得器件電阻就非常的重要。
在器件發(fā)光器件的測(cè)試過程中，分別有兩點(diǎn)法和四點(diǎn)法兩種測(cè)試方法，今天我們就這兩種方法進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹并驗(yàn)證了兩者的區(qū)別。
兩點(diǎn)法和四點(diǎn)法的區(qū)別 兩點(diǎn)法是我們測(cè)量電阻時(shí)最常使用的一種方法，其測(cè)量原理如下圖所示。
將兩根測(cè)試導(dǎo)線分別連接于待測(cè)物R的兩端，通過測(cè)量?jī)x器上的電壓表和電流表讀取電流I和電壓U，從而得到待測(cè)物的電阻R=U/I。這種方法有個(gè)潛在的缺點(diǎn)，在實(shí)際測(cè)試時(shí)，整個(gè)回路中不僅有待測(cè)物R，同時(shí)還有導(dǎo)線以及其與待測(cè)物的接觸電阻R1和R2。當(dāng)待測(cè)電阻R遠(yuǎn)大于R1和R2時(shí)，測(cè)試導(dǎo)線和回路中的電阻可以忽略不計(jì)，但是當(dāng)待測(cè)電阻R較小時(shí)，導(dǎo)線和接觸電阻的分壓會(huì)對(duì)使得電壓表測(cè)試得到的電阻大于加在器件兩端的電阻，因而影響器件實(shí)際的測(cè)量結(jié)果，這種情況下獲得的測(cè)試的結(jié)果就變?yōu)? R=(U-UR1-UR2)/I。
四點(diǎn)法全稱為開爾文四線檢測(cè)(KelvinFour-terminal Sensing)，其原理可以簡(jiǎn)化為下圖。
在待測(cè)物兩端分別再引入一根測(cè)試導(dǎo)線，將電壓表與引入的導(dǎo)線連接。由于四根導(dǎo)線分別形成了電流回路和電壓回路，而電壓表的阻值很高，因此電壓回路中的導(dǎo)線電阻和接觸電阻以及流過的電流可以忽略不計(jì)。所以四點(diǎn)法測(cè)量的電壓可以認(rèn)為是待測(cè)物兩端電壓，電流表測(cè)量的電流可以認(rèn)為僅為流過待測(cè)物的回路，計(jì)算獲得待測(cè)電阻R=U/I。
測(cè)試結(jié)果 為實(shí)際了解兩點(diǎn)法和四點(diǎn)法的差別，我們將四根2m長(zhǎng)的導(dǎo)線分別以兩點(diǎn)法和四點(diǎn)法，在恒壓模式通過電壓掃描的方式，實(shí)際測(cè)試了同一個(gè)發(fā)光LED的電流和亮度。
我們將掃描結(jié)果進(jìn)行繪圖
得到了電壓-亮度曲線和伏安曲線
在圖中，隨著電壓的不斷增大，電流和亮度均逐漸開始增大，在電壓增大的過程中，可以明顯觀察到兩點(diǎn)法和四點(diǎn)法所測(cè)得結(jié)果的偏差，四點(diǎn)法的電流和亮度比兩點(diǎn)法的高。這是因?yàn)樵谏龎旱倪^程中，LED的伏安特性發(fā)生了改變，電阻逐漸減小，因此導(dǎo)線電阻所產(chǎn)生的壓降比例增大，使兩點(diǎn)法和四點(diǎn)法測(cè)量的最終結(jié)果產(chǎn)生不同。
上圖為在不同電壓下兩點(diǎn)法和四點(diǎn)法偏差比例，我們可以直觀看到電流和亮度的差異比例在不斷增大，因此四點(diǎn)法在恒壓測(cè)試中可明顯獲得更為準(zhǔn)確的電流和亮度的結(jié)果。 但是在實(shí)際的測(cè)量中，測(cè)試結(jié)果往往受到多種因素的影響。因此當(dāng)發(fā)光材料在工作電壓下只有比較小的電阻時(shí)候，選用四點(diǎn)法便可以消除導(dǎo)線電阻、ITO膜的電阻等影響，得到一個(gè)更加準(zhǔn)確的結(jié)果。
產(chǎn)品推薦
在海洋光學(xué)的量子效率測(cè)試系統(tǒng)中，為了能夠在恒壓測(cè)試條件下消除導(dǎo)線電阻壓降對(duì)電致發(fā)光材料的影響，發(fā)明了一種可實(shí)現(xiàn)四點(diǎn)法在積分球中進(jìn)行測(cè)試待測(cè)樣品的夾具(專利號(hào)：209946011U)。
配套相應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)（SpectrumTEQ-EL）、軟件（Ocean QY）和測(cè)試源表（Keithley 2400），可以切換使用兩點(diǎn)法或四點(diǎn)法對(duì)電致發(fā)光材料進(jìn)行測(cè)試。
海洋光學(xué)SpectrumTEQ-EL電致發(fā)光量子效率測(cè)量系統(tǒng)