接觸電阻

接觸電阻簡稱ECR，是因為兩個表面不完整接觸，電流流過產生的電阻，也有可能是表面的薄膜或是氧化層所導致。接觸電阻會出現在電接點上，像是開關、連接器、斷路器或是量測設備上。接觸電阻一般很小（幾個毫歐姆到幾個微歐姆的大小）。

在高電流下，接觸電阻可能會產生顯著的電壓降，並且發熱。因為接觸電阻的效果會和導體的內阻疊加，因此若需要用到確切的電阻值，可能會因為接觸產生顯著的誤差。

接觸電阻會隨溫度變化，也會隨時間變化（一般是減少），這稱為是電阻潛變（resistance creep）。

接觸電阻也稱為介面電阻（interface resistance）、過渡電阻（transitional resistance）或修正項（correction term）。更通用的說法是雜散電阻（Parasitic resistance），其中接觸電阻可能是主要成份之一。

威廉·肖克利引入了injection電極中電位降的概念，說明漸近通道近似和實驗結果之間的誤差。
 量測方式 
接觸電阻相對較小，不容易量測，四端点测量技术量到的數值會比只用一個歐姆表的二端點測量技術要準。
 二端點量測技術（配合歐姆計），在量測的導線上注入電流，其電位降包括接觸電阻的壓降，也包括探棒接觸點和導線的壓降。因此接觸阻抗和探棒接觸電阻、導線接觸電阻串聯，三者無法分離。
 在四端點的量測中，用另外一組導線注入電流，因此不會引入導線和探棒的接觸電阻。

可以將接觸面積相乘，得到特定的接觸阻抗。

實驗特性
兩電極系統（例如二極體）的接觸電阻實驗特性和三電極系統（例如電晶體）不同。

兩電極系統中，比接觸電阻率可以用時电流-电压特性曲线的斜率來定義：

其中是電流密度（單位面積的電流）。比接觸電阻率的單位是Ω⋅m2。若電流是電壓的線性函數，此設備是歐姆接觸。
可以用电感耦合和电容耦合方式量測其本質阻抗，不會和接觸阻抗混淆。實務上，一般會用直流電的方式量測電阻。

三電極系統（像電晶體）需要更複雜的模型來近似接觸電阻。最常見的是（TLM）。總設備電阻可以表示為通道長度的函數：

其中和是接觸電阻和通道電阻，是通道長度/寬度，是閘極隔離層電容（單位面積下的值）、是载流子迁移率、和是閘極到源極電壓，和漏极到源极電壓。因此，將總電阻線性內插到通道長度為0，即得到接觸電壓。線性函數的斜率和通道跨導有關，可以用來估測「無接觸電阻」的载流子迁移率。此處用的近似（通道區域的線性壓降，固定接觸電阻……）會得到和通道有關的接觸電阻。

除了傳輸線量測法外，也有提到閘極的四端點的量測，以及修改後的時間差法（TOF）。可以直接量測注入電極上壓降的方法，是開爾文探針力顯微鏡（KFM）和電場感應二次諧波產生的方法。

半導體產業中，跨橋開爾文電阻（CBKR）結構是最常在VLSI技術的平面元件中，找到金屬-半導體特徵的測試結構。在量測過程中，強迫電流（）流經接點1和2，量測接點3和4之間的電位差。接觸電阻為。

 機制 
在給定物理和化學的材料性質後，會影響接觸電阻的參數主要和接觸面表面紋理和受力（接触力学）有關。金屬接觸點表面一般會有一層的氧化物，也會吸附水分子，因此讓電容型的接面出現較弱的接觸，電阻式的接觸則是強接觸粗糙，其中施加了壓力讓粗糙部份刺穿氧化層，形成金屬和金屬的接觸路徑。若接觸路徑夠小，和電阻的平均自由程相當或是小很多，會出現弹道输运現象，電子傳輸會用弹道傳導來描述。一般來說，隨著間，接觸面會越來越大，介面的接觸阻抗會變小，特別是弱接觸的表面，是透過感應焊接和介電層破壞而造成，這稱為電阻潛變（resistance creep）。在接觸電阻的機制評估時，需要考慮表面化學、接觸力學和電荷傳輸機制的耦合。

 量子極限 
若導體的尺寸接近，其中是傳導材料的费米波向量，此時就不適用欧姆定律，這類小的元件稱為。其電導率需是的整數倍，其中是基本电荷，是普朗克常数。量子點接觸比較不像一般的導線，反倒像是波导管，可以用罗夫·兰道尔的散射公式說明。點接觸量子穿隧效應是表徵超导现象的重要技術。

 其他接觸阻力 
熱導率的量測也和接觸電阻有關, 若是透過顆粒介質的熱傳輸，這有相當的重要性。另外，在流體力學中，當流體流動從一個介質進入另一個介質時，也會有液靜壓的下降。
 重要性 
不良的接點是許多電氣設備失效或是性能不佳的原因。例如已被腐蝕的搭电启动夾可以讓車輛铅酸蓄电池電壓過低時的搭電啟動失敗。保險絲接點或其保險絲座上的髒污或腐蚀，會讓人誤以為保險絲已熔斷。在接觸電阻較大的情形下，夠大的電池就可能引發焦耳加热。接點動作異常或是有雜訊常常是電氣設備失效的主因。

 相關條目 



 參考資料 

 延伸閱讀 
  (NB. Free download after registration.)

  (NB. A rewrite of the earlier "Electric Contacts Handbook".)
   (NB. A rewrite and translation of the earlier "Die technische Physik der elektrischen Kontakte" (1941) in German language, which is available as reprint under .)


Category:材料科學
Category:電阻與電導