量子效率测试系统EQY | 探究不同测试方法在电致发光器件表征中的不同率

2022-12-09 20:42:34, OIA MKT 北京爱蛙科技有限公司

电致发光材料（Electroluminescent Materials）被广泛应用于各种显示、照明等领域。在电致发光材料性能表征的过程中，我们通常将待测样品加上恒定的电压，来测试器件的电流、亮度等参数。这些参数很多都受器件电阻的影响，因此准确的获得器件电阻就非常的重要。

在发光器件的测试过程中，分别有两点法和四点法两种测试方法，今天我们就这两种方法进行一个简单的介绍并验证了两者的区别。


两点法和四点法的区别


两点法是我们测量电阻时最常使用的一种方法，其测量原理如下图所示。

将两根测试导线分别连接于待测物R的两端，通过测量仪器上的电压表和电流表读取电流I和电压U，从而得到待测物的电阻R=U/I。
这种方法有个潜在的缺点，在实际测试时，整个回路中不仅有待测物R，同时还有导线以及其与待测物的接触电阻R1和R2。当待测电阻R远大于R1和R2时，测试导线和回路中的电阻可以忽略不计，但是当待测电阻R较小时，导线和接触电阻的分压会对使得电压表测试得到的电阻大于加在器件两端的电阻，因而影响器件实际的测量结果，这种情况下获得的测试的结果就变为: R=(U-UR1-UR2)/I。

四点法全称为开尔文四线检测(KelvinFour-terminal Sensing)，其原理可以简化为下图。
在待测物两端分别再引入一根测试导线，将电压表与引入的导线连接。由于四根导线分别形成了电流回路和电压回路，而电压表的阻值很高，因此电压回路中的导线电阻和接触电阻以及流过的电流可以忽略不计。所以四点法测量的电压可以认为是待测物两端电压，电流表测量的电流可以认为仅为流过待测物的回路，计算获得待测电阻R=U/I。

测试结果


为实际了解两点法和四点法的差别，我们将四根2m长的导线分别以两点法和四点法，在恒压模式通过电压扫描的方式，实际测试了同一个发光LED的电流和亮度。

我们将扫描结果进行绘图得到了电压-亮度曲线和伏安曲线

在图中，随着电压的不断增大，电流和亮度均逐渐开始增大，在电压增大的过程中，可以明显观察到两点法和四点法所测得结果的偏差，四点法的电流和亮度比两点法的高。这是因为在升压的过程中，LED的伏安特性发生了改变，电阻逐渐减小，因此导线电阻所产生的压降比例增大，使两点法和四点法测量的最终结果产生不同。

上图为在不同电压下两点法和四点法偏差比例，我们可以直观看到电流和亮度的差异比例在不断增大，因此四点法在恒压测试中可明显获得更为准确的电流和亮度的结果。
但是在实际的测量中，测试结果往往受到多种因素的影响。因此当发光材料在工作电压下只有比较小的电阻时候，选用四点法便可以消除导线电阻、ITO膜的电阻等影响，得到一个更加准确的结果。

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在海洋光学的量子效率测试系统中，为了能够在恒压测试条件下消除导线电阻压降对电致发光材料的影响，发明了一种可实现四点法在积分球中进行测试待测样品的夹具(专利号：209946011U)。
配套相应的测试系统（SpectrumTEQ-EL）、软件（Ocean QY）和测试源表（Keithley 2400），可以切换使用两点法或四点法对电致发光材料进行测试。

海洋光学SpectrumTEQ-EL电致发光量子效率测量系统
本文来源：海洋光学
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