走进技术专栏,解锁前沿科技
轻松掌握测试知识,率先成为科技达人
2025/12
12
Keithley吉时利2400源表设置四线(开尔文)测试教程
四线测试的目的是消除测试引线电阻和接触电阻的影响,通过独立的电流施加线和电压感应线来确保测量的是器件两端的真实电压。

一、 硬件连接设置(物理接线)
这是最基础且关键的一步,连接错误将导致测量不准确或无效。
1.移除所有短接片:
检查2400前面板的输出端子。默认情况下,Force HI 与 Sense HI、Force LO 与 Sense LO 之间可能有金属短接片连接。
必须将这些短接片全部取下,使 Force(源)端子和 Sense(感测)端子完全独立。
2.准备四根独立的测试线:
需要两对同规格、等长的测试线。推荐使用 开尔文测试夹(Kelvin Clip),它集成了独立的电流钳和电压钳,使用最方便。
如果没有,可以用四根独立的普通测试线。
3.正确连接到被测器件(DUT):
电流通道(Force线):负责提供激励电流。
将 Force HI 端子连接到器件的一个端点(例如,电阻的一端)。
将 Force LO 端子连接到器件的另一个端点(例如,电阻的另一端)。
电压感应通道(Sense线):负责高阻抗测量真实电压。
将 Sense HI 端子连接在 尽可能靠近 器件上 Force HI 所接端点的位置。理想情况下,Sense夹子应夹在Force夹子与器件本体之间。
将 Sense LO 端子连接在 尽可能靠近 器件上 Force LO 所接端点的位置。
核心原则:Sense线一定要在Force线的“内侧”,确保Sense线测量的是器件两端的压降,而不包含Force线及其接触点的压降。
二、 仪器前面板操作设置
硬件连接好后,需要在仪器上进行相应配置。
场景:使用四线法测量一个电阻的阻值(源电流,测电压)
这是测量电阻最常用且精度最高的方法。
1.复位仪器(可选,但推荐):
按 MENU -> 导航至 SYSTEM -> 选择 RESET,确认。这确保从一个干净的状态开始。
2.选择源和测量功能:
按前面板 SOURCE 键,选择 CURRENT 作为输出源。对于电阻测量,通常施加一个已知的恒定电流。
按前面板 MEASURE 键,选择 VOLTAGE 作为测量对象。仪器将测量由该电流在电阻上产生的电压降。
3.关键:启用远程感应(Remote Sense)功能
这是开启四线模式的软件开关!即使你接好了四根线,如果不开启此功能,仪器内部仍可能默认使用二线模式。
按 MENU 键。
使用方向键导航至 SENSE 菜单(可能在第二页)。
选择 REMOTE SENSE。
将其状态从 OFF 更改为 ON。
重要提示:此时,前面板可能会显示 “REMOTE SENSE ON” 或类似的提示,表示四线感测模式已激活。
4.设置源电流值:
直接使用数字键输入你想施加的电流值。例如,对于一个约100Ω的电阻,施加 0.001A(1mA)的电流,产生的压降约为0.1V,在量程内且安全。
按 ENTER 确认。
5.设置电压合规限值(安全保护):
在源电流模式下,必须设置电压限值以防止开路电压过高。
按前面板 LIMIT 键。
将 V LIMIT 设置为一个安全值,例如 10V,按 ENTER。
6.进行单点测量:
按 OUTPUT ON/OFF 键打开输出。
屏幕上显示的电压读数 V 即为被测电阻两端的真实电压。
计算电阻:根据欧姆定律 R = V / I。例如,测得电压 V = 0.1023V,施加电流 I = 0.001A,则电阻 R ≈ 102.3Ω。
7.关闭输出:
测量完成后,立即按 OUTPUT ON/OFF 键关闭输出。
三、 使用电脑软件(KickStart)设置四线测试
通过图形化软件操作更直观方便。
1.连接与创建项目:
打开Keithley KickStart软件,创建新项目,添加 “I-V Characterization” 或 “Resistance” 应用。
2.配置四线模式:
在应用设置界面中,找到 “Settings” 或 “Configuration” 选项卡。
寻找 “Wiring”、“Sense” 或 “Connection” 选项。
将其从默认的 2-Wire(二线)更改为 4-Wire 或 Remote Sense。
3.配置测试参数:
Source:选择 Current。
Start/Stop/Step 或 Value:设置一个固定的电流值(如 1mA)。
Compliance:设置电压限值(如 10V)。
4.运行与读数:
点击 RUN。软件会控制2400以四线模式进行测量,并直接显示电压值或自动计算出电阻值。
四、 SCPI编程命令设置四线模式
对于自动化测试系统,需要通过命令控制。
scpi
*RST ; 复位仪器
:SYST:RSEN 1 ; 【核心命令】开启远程感测(四线模式)。0为关闭,1为开启
:SOUR:FUNC CURR ; 选择电流源
:SOUR:CURR 0.001 ; 设置源电流为1mA
:SENS:FUNC "VOLT" ; 选择电压测量
:SENS:VOLT:PROT 10 ; 设置电压合规限值为10V
:FORM:ELEM VOLT ; 设置读取数据格式为电压
:OUTP ON ; 打开输出
:READ? ; 触发一次测量并读取电压值
:OUTP OFF ; 关闭输出
重要注意事项与故障排查
1.“错误:开路”或数值异常大:
检查:Sense线(Sense HI/LO)是否连接牢固?Remote Sense是否已设置为ON?Sense线可能断路。
2.读数不稳定或漂移:
检查:确保所有接头(包括器件引脚)清洁、紧固。Sense夹子是否确实夹在了Force夹子的“内侧”并接触良好。
3.测量值仍然感觉有误差:
检查:是否错误地打开了滤波器(SENSE:AVERAGE)或设置了过快的积分时间(NPLC)。对于直流测量,可将NPLC设置为1或10以提高精度和噪声抑制。
4.安全警告:
在打开输出前,务必设置好合规限值(LIMIT)。
在更换被测器件或接线前,务必先关闭输出(OUTPUT OFF)。
如果在具体操作中遇到问题,欢迎咨询我们18682985902(同微信)。
