吉時(shí)利2400數(shù)字源表（SMU）作為高精度源測(cè)量單元，兼具電壓源、電流源及多功能測(cè)量能力，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、復(fù)合材料、電解質(zhì)等材料的電導(dǎo)率測(cè)試。本文將系統(tǒng)介紹其測(cè)量電導(dǎo)率的方法、操作步驟及關(guān)鍵注意事項(xiàng)，幫助用戶高效獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

一、測(cè)量原理與電極配置
電導(dǎo)率（σ）表征材料導(dǎo)電能力，計(jì)算公式為 σ = (1/R) × (L/A)，其中 R 為電阻，L 為電極間距，A 為電極面積。吉時(shí)利2400通過(guò)施加恒定電流并測(cè)量電壓降，結(jié)合電極幾何參數(shù)計(jì)算電導(dǎo)率。為降低接觸電阻與極化效應(yīng)，推薦采用 四探針?lè)ǎ?br /> 1. 電極布局：四探針（兩對(duì)電極）間隔排列，外側(cè)兩探針施加電流，內(nèi)側(cè)兩探針測(cè)量電壓，避免電流路徑與電壓測(cè)量路徑重疊。
2. 優(yōu)勢(shì)：消除引線電阻與接觸電阻影響，適用于低至10?? S/cm的寬范圍電導(dǎo)率測(cè)量。
二、測(cè)量操作步驟
1. 硬件連接
根據(jù)樣品形態(tài)選擇電極：薄膜樣品使用彈簧探針或真空吸盤夾具；塊體樣品沉積導(dǎo)電銀膠或金電極（接觸電阻<1 mΩ）。
將四探針連接至儀器對(duì)應(yīng)端口（電流輸出端口I+、I-，電壓測(cè)量端口V+、V-）。
2. 參數(shù)配置
開(kāi)機(jī)預(yù)熱30分鐘，確保溫度穩(wěn)定。
進(jìn)入“Sensing”菜單，選擇“Resistance”（或“Conductance”）模式。
設(shè)定電流范圍：根據(jù)樣品電導(dǎo)率預(yù)估值選擇（例如10?? A/cm2至10 A/cm2），啟用自動(dòng)量程（AUTO-RANGE）優(yōu)化分辨率。
設(shè)置箝位值（Compliance）：若輸出電流，設(shè)定電壓箝位以防樣品擊穿；反之設(shè)定電流箝位保護(hù)儀器。
3. 校準(zhǔn)與補(bǔ)償
使用標(biāo)準(zhǔn)電阻校準(zhǔn)系統(tǒng)，消除儀器固有誤差。
啟用四線制測(cè)量（4-wire Kelvin），通過(guò)“OFFSET”功能補(bǔ)償引線電阻。
4. 數(shù)據(jù)采集
啟動(dòng)“Sweep”功能進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描：設(shè)定電流/電壓掃描范圍（線性或?qū)?shù)模式）、采樣點(diǎn)數(shù)（建議≥500點(diǎn)）及延遲時(shí)間。
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電導(dǎo)率-溫度/應(yīng)力曲線，捕捉材料非線性響應(yīng)。
三、關(guān)鍵注意事項(xiàng)
1. 溫度控制：電導(dǎo)率對(duì)溫度敏感（例如半導(dǎo)體材料溫度系數(shù)達(dá)10%/K），需配合液氮冷臺(tái)或加熱臺(tái)，同步記錄溫度數(shù)據(jù)。
2. 濕度影響：對(duì)于離子導(dǎo)電材料（如固態(tài)電解質(zhì)），必須在手套箱或低濕度環(huán)境（<1% RH）中測(cè)試，避免水分吸附干擾。
3. 非線性修正：針對(duì)半導(dǎo)體或復(fù)合材料，采用I-V曲線非線性擬合（如冪律模型σ = aI?），避免歐姆定律簡(jiǎn)化帶來(lái)的誤差。
四、數(shù)據(jù)處理與自動(dòng)化擴(kuò)展
1. 實(shí)時(shí)分析：利用儀器內(nèi)置繪圖功能，即時(shí)觀察電導(dǎo)率隨參數(shù)變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
2. Python自動(dòng)化：通過(guò)GPIB或LAN接口，結(jié)合LabVIEW或自定義腳本實(shí)現(xiàn)批量測(cè)試與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（例如每點(diǎn)時(shí)間標(biāo)記的CSV文件）。
3. 阻抗譜分析：對(duì)于電解質(zhì)材料，可聯(lián)用2400的EIS功能（10 mHz至1 MHz），解析離子傳輸機(jī)制。
五、典型應(yīng)用場(chǎng)景
半導(dǎo)體材料表征：同步獲取載流子類型、遷移率及電導(dǎo)率（例如SiC、GaN器件設(shè)計(jì)）。
柔性電子測(cè)試：評(píng)估導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料在不同彎曲應(yīng)力下的電導(dǎo)率穩(wěn)定性。
電池研發(fā)：量化固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率（σ = 1/Z × L/A），指導(dǎo)材料優(yōu)化。
通過(guò)規(guī)范操作與參數(shù)優(yōu)化，吉時(shí)利2400數(shù)字源表可實(shí)現(xiàn)從微西門子到千西門子量級(jí)的精準(zhǔn)電導(dǎo)率測(cè)量，為材料研發(fā)與器件性能評(píng)估提供可靠數(shù)據(jù)支撐。

審核編輯 黃宇