开尔文连接概述

开尔文连接和测试测量

进行 1Ω 以下的低电阻测量会受到包括引线电阻和接触电阻在内的误差源的影响。

本技术说明描述了这些问题以及如何克服它们。

1. 两线连接

为了测量元件的电阻，需要通过一组测试引线强制测试电流流过元件。
然后，仪表测量其端子上的电压，以给出元件的电阻值。这称为两线测量。

在两线测量中，电阻值取决于表笔的电阻。
引线电阻会产生很小的电压降，通常可以忽略不计。

两线法的问题在于，当测量小电阻值（通常为 1Ω 或更小）时，测试引线的电阻除了会导致组件两端的电压降之外，还会导致相对显着的电压降（图 1）。
因此，仪表测量的电压将不是元件两端电压的真实值。

图 1. 两线测试连接显示引线电阻影响测量精度

2. 四线连接

鉴于两线法的局限性，四线（开尔文）法通常更适合低电阻测量。
这些测量可以使用单独的电流源和电压表进行（图 2）。

图 2. 显示 4 线开尔文连接的图表

通过这种配置，测试电流通过一组测试引线（电源引线）强制流过测试电阻，同时通过第二组引线（传感引线）测量被测元件两端的电压。

尽管一些小电流可能流过感测对，但通常可以忽略不计（pA 或更小），因为感测端子的阻抗很高。
因此，仪表测量的电压降基本上与测试电阻两端的电压相同。
因此，可以比两线法更准确地确定电阻值。

3. 开尔文度

许多测试和设备制造商使用的被测设备连接实际上不是“真正”开尔文，而是“半”开尔文。
图 3a 可以很好地说明这一点，其中使用了“弹簧”探头。

可以看出，弹簧探针不提供真正的开尔文连接，因为四根电线端接于探针插座。
为了达到“真正的”开尔文温度，每个“电源”和“感测”引线都需要直接连接到测试组件引线，并尽可能靠近测试组件本身。

4. 半开尔文与真开尔文

使用夹具时，连接和断开被测组件的最快方法是使用开尔文刀片，同时仍保持与组件的真正的四线开尔文连接。
开尔文叶片由两个固定在绝缘体中的弹簧叶片组成（图 3b）。

图 3a。半开尔文连接图 3b。真正的开尔文连接

如前所述，在测量 <1Ω 的电阻时，真正的开尔文提供了最理想的连接方法。

然而，在设计测试夹具时，必须考虑连接方法的机械方面。
在这种情况下，弹簧探针可以提供开尔文叶片的替代方案。
然而，流过被测元件的电流也必须流过弹簧探针本身，从而引入额外的、不希望的电压降。

使用弹簧探针制成的夹具具有更容易构造、更容易维护的优点，并且它们比开尔文刀片具有更长的使用寿命，而开尔文刀片会因插入和移除测试部件的动作而受到磨损。

然而，由于弹簧探针只能提供半开尔文连接，因此在测量小于 1Ω 的电阻时不应使用弹簧探针。

5.另请参阅