1. 抵抗値の測定方法

LCRメータやポテンショ/ガルバノスタットなどで抵抗値を測定する方法には「2端子測定」 と「4端子測定」の2つがあります。本稿では、各測定法における差異を簡単にご紹介します。

2. 2端子測定

2端子測定の回路図を図１に示します。電流系で測定される電流はRa、Z、Rbの順に流れます。ここで、Zはサンプル、RaおよびRbはサンプル以外のリード線の配線抵抗やサンプルとの接触抵抗を表しています。そのため電圧計で測定される電圧Vは抵抗Ra、Z、Rbにかかる電圧となります。つまり、2端子測定の場合、抵抗Ra、Rbも含めて測定することになり、測定誤差が発生します。
ただし、2端子測定はサンプルとの接続が2箇所のみで実施されるため、サンプル側の測定端子や電極面積が小さい場合などは接続が容易となる利点もあります。

3. 4端子測定

一方で、4端子測定の場合、電圧計の入力インピーダンス(内部抵抗)が非常に大きい場合には、 サンプルZに接続されている電圧計内部の回路には電流が流れず、RcとRdの影響を受けません。ここで、RcおよびRdはサンプル以外のリード線の配線抵抗やサンプルとの接触抵抗を表しています。4端子法では電流を流すリード線と電圧を測定するリード線を分けることで、電圧計ではサンプルZの抵抗のみを測定することが出来ます。

4. 疑似4端子測定

2端子測定と4端子測定の違いについては前述しましたが、両者は配線構成が似ている場合もあり、接続方法によっては混同しやすいため注意が必要です。電流線と電圧線がそれぞれ独立した測定端子を備える測定器を使用していても、端子をスタック接続している場合は2端子測定となります。また、以下の画像（図3）のように電流線と電圧線が共通のリード線を使用する治具を用いた場合も、同様に2端子測定となります。したがって、4端子測定を正しく行うためには、最終的にサンプルの各電極に電流線と電圧線がそれぞれ独立して接触している必要があります。

5. 接続方法の違いによる差異

実際に2端子測定と4端子測定にてそれぞれ交流測定にて測定した実例を図４に示します。 本実験では測定方法による差異として、4.7mΩの差が生じました。

6.　まとめ

以上のように、2端子測定と4端子測定は、測定対象の抵抗に対してその他の抵抗成分（リード線や接触部など）を含むかどうかが大きな違いとなります。より正確な測定結果を得たい場合は4端子測定の利用が推奨されます。特に、サンプルの抵抗値が低い場合は外部抵抗の影響が相対的に大きくなるため、4端子測定によってその影響を低減することが重要です。目安として、サンプル抵抗が10Ω以下の場合は4端子測定を選択することを推奨します。

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