1 引言

电导率是导体及半导体材料的重要的电学参数之一，电导率的大小与材料的电性能有十分密切的关系。在光伏、电化学、储能、导电聚合物等领域，材料电导率的表征几乎是不可或缺的。在此，本文重点总结了材料的电子电导率的测试原理及方法，希望对各位同学有所帮助。

2 导体与电导率

2.1 导体的分类

导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质。导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子。在外电场作用下，载流子作定向运动，形成明显的电流。根据材料导电时载流子种类的不同，可以把材料分为两类：第一类导体和第二类导体。

第一类导体是以电子为载流子的材料，如金属、石墨、碳材料等。在这类材料中，原子的核外价电子能轻易挣脱原子核的束缚成为自由电子，并在外加电场的作用下定向运动，因此这类导体也称为电子导体。这类材料在导电的过程中，本身不发生任何化学变化。

第二类导体是以离子为载流子的材料，常见的第二类导体主要是含电解质的溶液或熔融态的电解质（如NaCl水溶液），其载流子是正负离子。这类材料多为离子晶体，阴阳离子之间的结合能较高，原子的价电子难以挣脱原子核的束缚单独运动，只能与阴阳离子一起运动，因此这类材料也称为离子导体。

子导体虽然能导电，但其在通电过程中往往伴随着化学变化，且有物质的转移，这也是其区别于电子导体的特征。除了这两类常见的导体外，还有一类特殊的导体——电离的气体，一般称为气体导体。其原理是利用高能射线、高温或超高电压使气体发生电离，形成气态的导体。气体导体同时含有正负离子和自由电子，常应用于电光源制造工业。日光灯中的氩气在高电压的作用下发生电离产生弧光放电现象，电离后的氩气就是一种气体导体。2.2 电导率

导电能力，引入电导率的概念就更加方便

该方法的缺点是很难得到材料本身电导率的绝对值，对测试本身电导率较高的材料具有较大的误差。

样品颗粒之间的接触变得良好，电子传导会增强，电导也会变大。此外，湿度和温度也会影响材料的电导率。基于以上原因，粉末样品电阻率的表述通常并非单一值，而是电阻率随压强的变化关系（表1）。

粉末样品在不同压力下的电导率

四探针法是在两探针法基础上的改进，通过在电流探针之间再加上两根探针，在很大程度上消除了接触电阻的影响。两探针与四探针之间的电极构建差异可以归纳如图4所示。在两探针法中，测量回路和电流回路是同一回路，回路本身的电阻会对测试结果有较大影响；而在四探针法中，测量回路和电流回路则是并联的，回路中的电阻则不会对测量结果产生不可忽略的影响。因此，无论样品的电阻大小，只要其测试样品的尺寸足够大，则测量结果就足够精确。此外，为了进一步消除电压探针本身的接触电阻和注入效应，四探针法还采用补偿法来测量电压，使电流不必通过电压探针，从而测试的电阻较为准确

 任意位置的四探针(左)和直线型四探针仪(右)

四探针说明

第二，如果测试样涂层相对较厚，四探针法仅能得到部分涂层的电阻贡献，而忽略了极片的涂层梯度，因此也无法全面表征极片电阻值。

尽管四探针测试结果也存在一定误差，但是该方法仍是最常用的材料电导率测试手段。合理地运用这些手段来分析并解决实际生产和科学研究中的问题，才是我们掌握这些测试技术的初衷。