四探针法测量面电阻
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四探针法测电阻率原理
四探针法是一种常用的测量材料电阻率的方法,它通过在材料
表面施加四个电极来测量材料的电阻率。
这种方法可以减少电极接
触电阻对测量结果的影响,提高了测量的准确性。
下面我们将详细
介绍四探针法的原理和测量步骤。
首先,让我们来了解一下四探针法的原理。
四探针法利用了电
流在材料中的传播规律,通过在材料表面施加四个电极,其中两个
电极用于施加电流,另外两个电极用于测量电压。
通过测量施加电
流时的电压差,可以计算出材料的电阻率。
由于四个电极相互独立,可以减少电极接触电阻对测量结果的影响,提高了测量的准确性。
接下来,我们来介绍四探针法的测量步骤。
首先,需要在待测
材料表面选择四个位置,分别施加四个电极。
然后,通过两个电极
施加电流,另外两个电极测量电压。
在测量电压时,需要注意电极
与材料表面的接触质量,以确保测量结果的准确性。
最后,根据测
量得到的电流和电压数据,可以计算出材料的电阻率。
四探针法测量电阻率的原理简单清晰,操作也相对容易。
通过
这种方法可以有效地减少电极接触电阻对测量结果的影响,提高了
测量的准确性。
因此,在科学研究和工程应用中得到了广泛的应用。
总的来说,四探针法是一种有效测量材料电阻率的方法,它利
用了电流在材料中的传播规律,通过在材料表面施加四个电极来测
量材料的电阻率。
这种方法可以减少电极接触电阻对测量结果的影响,提高了测量的准确性。
希望通过本文的介绍,能让大家对四探
针法有一个更深入的了解。
四探针法测量导体的电阻率电阻率的测量是导体材料常规参数测量项目之一。
测量电阻率的方法很多,如二探针法、三探针法、四探针法、电容---电压法、扩展电阻法等. 四探针法则是一种广泛采用的标准方法,在半导体工艺中最为常用,其主要优点在于设备简单,操作方便,精确度高,对样品的几何尺寸无严格要求.并且四探针法测量电阻率有个非常大的优点,它不需要较准;有时用其它方法测量电阻率时还用四探针法较准。
本文主要讲述四探针法测量导体材料电阻率的工作原理.直流四探针法也称为四电极法,主要用于半导体材料或超导体等的低电阻率的测量。
使用的仪器以及与样品的接线如图1(a)所示。
由图可见,测试时四根金属探针与样品表面接触,外侧两根1、4为通电流探针,内侧两根2、3为测电压探针。
由电流源输入小电流使样品内部产生压降,同时用高阻抗的静电计、电子毫伏计或数字电压表测出其他二根探针的电压即V23(伏)。
(a)仪器接线(b)点电流源(c)四探针排列图1 四探针法测试原理示意图若一块电阻率为ρ的均匀半导体样品,其几何尺寸相对于探针间距来说可以看作半无限大。
如图1(b)所示, 当探针引入的点电流源的电流为I ,由于均匀导体内恒定电场的等位面为球面,则在半径为r 处等位面的面积为2πr 2,电流密度为J=I/2πr 2根据电导率与电流密度的关系可得E =2222JI I r r ρσπσπ==由电场强度和电位梯度以及球面对称关系, 则d E dr ϕ=- 22I d Edr dr r ρϕπ=-=-取r为无穷远处的电位为零, 则()202r r r dr d Edr r ϕρϕπ∞∞-I =-=⎰⎰⎰ 则距点电荷r 处的电势为 ()2I r r ρϕπ=上式就是半无穷大均匀样品上离开点电流源距离为r的点的电位与探针流过的电流和样品电阻率的关系式,它代表了一个点电流源对距离r处的点的电势的贡献.1. 非直线型四探针对于图1(c)的情形, 四根探针位于样品中央,电流从探针1流入 从探针4流出, 则可将1和4探针认为是点电流源,2和3探针的电位为:2122411()2I r r ρϕπ=- 3133411()2I r r ρϕπ=-2、3探针的电位差为:2323122413341111()2I V r r r r ρϕϕπ=-=--+ 所以可推导得四探针法测量电阻率的公式为:I V C r r r r I V 2313413241223)1111(2=+--∙=-πρ 式中,134132412)1111(2-+--=r r r r C π为探针系数,单位为cm ;r 12、r 24、r 13、r 34分别为相应探针间的距离。
实验四探针法测电阻率1.实验目的:学习用四探针法测量半导体材料的体电阻率和扩散薄层的电阻率及方块电阻。
2.实验内容①硅单晶片电阻率的测量:选不同电阻率及不同厚度的大单晶圆片,改变条件(光照与否),对测量结果进行比较。
②薄层电阻率的测量:对不同尺寸的单面扩散片和双面扩散片的薄层电阻率进行测量。
改变条件进行测量(与①相同),对结果进行比较。
3.实验原理:在半导体器件的研制和生产过程中常常要对半导体单晶材料的原始电阻率和经过扩散、外延等工艺处理后的薄层电阻进行测量。
测量电阻率的方法很多,有两探针法,四探针法,单探针扩展电阻法,范德堡法等,我们这里介绍的是四探针法。
因为这种方法简便可行,适于批量生产,所以目前得到了广泛应用。
所谓四探针法,就是用针间距约1毫米的四根金属探针同时压在被测样品的平整表面上如图1a所示。
利用恒流源给1、4两个探针通以小电流,然后在2、3两个探针上用高输入阻抗的静电计、电位差计、电子毫伏计或数字电压表测量电压,最后根据理论公式计算出样品的电阻率[1]式中,C为四探针的修正系数,单位为厘米,C的大小取决于四探针的排列方法和针距,探针的位置和间距确定以后,探针系数C 就是一个常数;V 23为2、3两探针之间的电压,单位为伏特;I 为通过样品的电流,单位为安培。
半导体材料的体电阻率和薄层电阻率的测量结果往往与式样的形状和尺寸密切相关,下面我们分两种情况来进行讨论。
⑴ 半无限大样品情形图1给出了四探针法测半无穷大样品电阻率的原理图,图中(a)为四探针测量电阻率的装置;(b)为半无穷大样品上探针电流的分布及等势面图形;(c)和(d)分别为正方形排列及直线排列的四探针图形。
因为四探针对半导体表面的接触均为点接触,所以,对图1(b )所示的半无穷大样品,电流I 是以探针尖为圆心呈径向放射状流入体内的。
因而电流在体内所形成的等位面为图中虚线所示的半球面。
于是,样品电阻率为ρ,半径为r ,间距为dr 的两个半球等位面间的电阻为 它们之间的电位差为 dr r IIdR dV 22πρ==。
半导体物理实验——四探针法测半导体材料电阻四探针法的原理是将四个探针分别接触到半导体材料的表面,在一个恒定的电流下测量电压的变化,从而计算出材料的电阻。
与传统的两探针法相比,四探针法排除了接触电阻对电阻测量的干扰,从而得到更为准确的结果。
在进行实验之前,需要准备好以下器材和器件:半导体样品、四探针测试仪、示波器、多用途电源等。
首先,将半导体样品放置在四探针测试台上,保证样品表面平整。
接下来,使用四个探针将样品分别接触,确保四个探针之间的距离尽量相等,并且垂直于样品表面切面。
在接触探针的过程中,需要注意避免对样品造成损伤。
接触完四个探针后,将示波器和多用途电源连接到四探针测试仪上。
示波器用于测量电压的变化,而多用途电源则提供恒定的电流。
通过调节多用途电源的参数,可以使得流过样品的电流保持恒定。
开始实验之前,需要对四探针测试仪进行校准。
校准的目的是消除探针接触电阻的影响,确保测量结果的准确性。
校准时,将四个探针分别接触到一个已知电阻的样品上,通过测量电压和电流的变化来确定校准系数。
校准完成后,开始进行实际的测量。
首先,通过调节多用途电源的参数使得电流稳定在预定的数值。
然后,使用示波器测量电压的变化,并记录下来。
在测量过程中,可以逐渐调节电流的数值,以获得多组测量数据,从而提高测量结果的可靠性。
测量完成后,可以根据测得的电流和电压数据,计算出半导体样品的电阻。
根据四探针法的原理,可以得到以下公式:电阻率ρ = (π/ln2) × (d/U) × (U/I)其中,d是四个探针之间的距离,U是电压的变化值,I是电流的恒定值。
除了电阻率,四探针法还可以用来计算半导体材料的载流子浓度。
载流子浓度是半导体材料性能的重要指标之一,在半导体器件研发和生产过程中有着广泛的应用。
通过四探针法测量半导体材料的电阻,可以得到材料的电学性质信息,为半导体器件的设计和制造提供重要的依据。
实验人员可以根据实验结果,进一步探究半导体材料的物理特性,并优化材料的制备工艺,提高器件的性能。
四探针法测电阻率原理
四探针法测电阻率是一种常用的电学测量方法,它可以准确测量材料的电阻率。
该方法利用四个电极分别组成的探针来接触被测物质表面,通过施加电流和测量电压来计算电阻率。
该方法的原理基于欧姆定律,即电流通过导体时,电流与电压成正比,比例常数为电阻。
测量时,我们使用两个电流探针在被测物质上施加电流,而另外两个电压探针则用于测量电压。
根据欧姆定律,电流与电压之间的比值即可得到电阻。
为了提高测量的准确性和稳定性,四个电极的排列方式很重要。
通常,两个电流探针之间应隔有一定距离,以避免电流从一个探针跳过直接到另一个探针而影响测量结果。
同样,两个电压探针之间也应保持一定距离,以避免电压的变化受到相邻电极的影响。
在测量过程中,我们需要保持恒定的电流,并测量对应的电压。
通过改变施加的电流大小,我们可以获得多组电流-电压的测
量数据。
然后,根据这些数据,可以绘制出电流-电压的关系
曲线。
该曲线的斜率即为被测物质的电阻率。
通过四探针法测电阻率,我们可以得到材料的电阻率值,这对于研究材料的电性质、导电性等具有重要意义。
四探针电阻四探针电阻是一种常用的测量电阻值的手段,使用四个电极(探针)将电流引入和退出待测电阻,通过测量电压和电流的关系来计算电阻值。
这种测量方法具有可靠、精确、方便的特点,在电子电路设计、工程实验等领域有着广泛的应用。
四探针电阻测量原理是利用电流和电压之间的欧姆定律关系,即电阻等于电压除以电流。
四探针电阻测量通过采用四个探针,两个探针用于引入电流,另外两个探针用于测量电压。
这样可以在测量过程中减少电路接触电阻和电流扩散引起的误差,提高测量精度。
在四探针电阻测量中,两个电流引入探针被称为A和B探针,两个电压测量探针被称为C和D探针。
A和B探针之间施加一个恒定电流,测量C和D探针之间的电压。
通过测量电流和电压值,可以根据欧姆定律计算出待测电阻的值。
四探针电阻测量中,电流引入探针A和B需要与待测电阻进行良好的接触,以保证电流的准确引入。
而电压测量探针C和D则需要与待测电阻进行良好的接触,以保证电压的准确测量。
为了减小接触电阻和电流扩散的影响,探针应该尽量细小,且操作时要避免施加过大的力。
通常,四探针电阻测量可以使用特定的仪器来实现。
这种仪器一般由一个电流源和一个电压测量仪组成,控制器通过电流源将恒定电流引入待测电阻,然后测量电压测量仪读取C和D探针之间的电压值。
根据读取的电流和电压值,计算机可以通过欧姆定律得到电阻值,并进行显示或保存。
四探针电阻测量可以应用于各种电阻值的测量。
无论是小到几个Ω的电阻,还是大到几百Ω的电阻,都可以通过四探针电阻测量来进行准确测量。
这种测量方法对于电阻值精度要求较高的领域,如科学研究和高精度工程实验中特别有用。
四探针电阻测量的优点在于减小了接触电阻和电流扩散的误差,提高了测量精度。
同时,它不依赖于待测电阻的形状和大小,只需要正确的连接电极即可。
此外,四探针电阻测量也可以应用于测量电阻温度系数和接触电阻等其他参数。
综上所述,四探针电阻测量是一种可靠、精确、方便的测量电阻值的方法。
实验 四探针法测电阻率1.实验目的:学习用四探针法测量半导体材料的体电阻率和扩散薄层的电阻率及方块电阻。
2.实验内容① 硅单晶片电阻率的测量:选不同电阻率及不同厚度的大单晶圆片,改变条件(光照与否),对测量结果进行比较。
② 薄层电阻率的测量:对不同尺寸的单面扩散片和双面扩散片的薄层电阻率进行测量。
改变条件进行测量(与①相同),对结果进行比较。
3. 实验原理:在半导体器件的研制和生产过程中常常要对半导体单晶材料的原始电阻率和经过扩散、外延等工艺处理后的薄层电阻进行测量。
测量电阻率的方法很多,有两探针法,四探针法,单探针扩展电阻法,范德堡法等,我们这里介绍的是四探针法。
因为这种方法简便可行,适于批量生产,所以目前得到了广泛应用。
所谓四探针法,就是用针间距约1毫米的四根金属探针同时压在被测样品的平整表面上如图1a 所示。
利用恒流源给1、4两个探针通以小电流,然后在2、3两个探针上用高输入阻抗的静电计、电位差计、电子毫伏计或数字电压表测量电压,最后根据理论公式计算出样品的电阻率[1]式中,C 为四探针的修正系数,单位为厘米,C 的大小取决于四探针的排列方法和针距,探针的位置和间距确定以后,探针系数C 就是一个常数;V 23为2、3两探针之间的电压,单位为伏特;I 为通过样品的电流,单位为安培。
半导体材料的体电阻率和薄层电阻率的测量结果往往与式样的形状和尺寸密切相关,下面我们分两种情况来进行讨论。
⑴ 半无限大样品情形图1给出了四探针法测半无穷大样品电阻率的原理图,图中(a)为四探针测量电阻率的装置;(b)为半无穷大样品上探针电流的分布及等势面图形;(c)和(d)分别为正方形排列及直线排列的四探针图形。
因为四探针对半导体表面的接触均为点接触,所以,对图1(b )所示的半无穷大样品,电流I 是以探针尖为圆心呈径向放射状流入体内的。
因而电流在体内所形成的等位面为图中虚线所示的半球面。
于是,样品电阻率为ρ,半径为r ,间距为dr 的两个半球等位面间的电阻为dr rdR 22πρ=, 它们之间的电位差为 dr r IIdR dV 22πρ==。
四探针方法测电阻率四探针方法是一种常用的测量材料电阻率的方法,通过使用四个电极来测量样品的电阻,并根据测量结果计算出电阻率。
这种方法相对于传统的两探针方法具有更高的准确性和可重复性。
下面将详细介绍四探针方法的原理、操作步骤和误差分析。
四探针方法使用四个电极,其中两个电极用于施加电流,另外两个电极用于测量电压。
施加电流的两个电极称为“电流探针”,测量电压的两个电极称为“电压探针”。
四个电极的排列方式是,电流探针1和电压探针1之间相距一定距离,电压探针2在电流探针1和电压探针1之间,电流探针2在电压探针2和电压探针1之间。
这种排列方式可以有效地减小传统两探针方法中由于电流通过测量电压引起的误差。
在实际操作中,首先需要将电流探针1和电流探针2连接到电流源,然后将电压探针1和电压探针2连接到电压测量仪。
接下来,将样品放置在电流探针1和电压探针1之间,并施加一定大小的电流。
通过测量电压探针1和电压探针2之间的电压差,可以计算出样品的电阻。
误差分析是测量过程中必不可少的一部分。
在四探针测量中常见的误差包括接触电阻、导线电阻和非均匀性。
接触电阻是由于电极与样品接触不良造成的,可以通过多次测量取平均值来减小。
导线电阻是由于电流和电压传输过程中导线自身的阻抗引起的,可以通过选择低阻抗的导线来减小。
非均匀性是指样品自身存在的电阻变化,这个误差很难消除,但可以通过选择合适的样品形状和尺寸来减小。
在实际应用中,四探针方法广泛用于测量各种材料的电阻率,例如金属、半导体和超导体等。
它具有高精度、高灵敏度和无侵入性的优点,在电子学、材料科学和地质勘探等领域有广泛的应用。
总之,四探针方法是一种常用的测量材料电阻率的方法,通过使用四个电极来测量样品的电阻,并根据测量结果计算出电阻率。
这种方法在实际应用中具有很高的准确性和可重复性,并能够减小传统两探针方法中的误差。
在进行四探针测量时,需要注意对接触电阻、导线电阻和非均匀性等误差进行适当的处理和减小。
实验七四探针法测量材料的电阻率一、实验目的(1)熟悉四探针法测量半导体或金属材料电阻率的原理(2)掌握四探针法测量半导体或金属材料电阻率的方法二、实验原理半导体材料是现代高新技术中的重要材料之一,已在微电子器件和光电子器件中得到了广泛应用。
半导体材料的电阻率是半导体材料的的一个重要特性,是研究开发与实际生产应用中经常需要测量的物理参数之一,对半导体或金属材料电阻率的测量具有重要的实际意义。
直流四探针法主要用于半导体材料或金属材料等低电阻率的测量。
所用的仪器示意图以及与样品的接线图如图1所示。
由图1(a)可见,测试过程中四根金属探针与样品表面接触,外侧1和4两根为通电流探针,内侧2和3两根是测电压探针。
由恒流源经1和4两根探针输入小电流使样品内部产生压降,同时用高阻抗的静电计、电子毫伏计或数字电压表测出其它两根探针(探针2和探针3)之间的电压V23。
a b图1 四探针法电阻率测量原理示意图若一块电阻率为 的均匀半导体样品,其几何尺寸相对探针间距来说可以看作半无限大。
当探针引入的点电流源的电流为I ,由于均匀导体内恒定电场的等位面为球面,则在半径为r 处等位面的面积为22r π,电流密度为2/2j I r π= (1)根据电流密度与电导率的关系j E σ=可得2222jI I E r rρσπσπ=== (2) 距离点电荷r 处的电势为 2I V r ρπ=(3) 半导体内各点的电势应为四个探针在该点所形成电势的矢量和。
通过数学推导,四探针法测量电阻率的公式可表示为123231224133411112()V V C r r r r I Iρπ-=--+•=• (4) 式中,11224133411112()C r r r r π-=--+为探针系数,与探针间距有关,单位为cm 。
若四探针在同一直线上,如图1(a)所示,当其探针间距均为S 时,则被测样品的电阻率为1232311112()222V V S S S S S I Iρππ-=--+•=• (5) 此即常见的直流等间距四探针法测电阻率的公式。
实验一 四探针法测电阻率引言电阻率是反映半导体材料导电性能的重要参数之一。
测量电阻串的方法很多,四探针法是一种广泛采用的标准方法。
它的优点是设备简屯操作方便,精确度向,对样品的形状无严格要求。
本实验的目的是:掌握四探针测试电阻率的原理、方法和关于样品几何尺寸的修正,并了解影响测试结果的因素。
原理在一块相对于探针间距可视力半无穷大的均匀电阻率的样品上,有两个点电流源1、4。
电流由1流入,从4流出。
2、3是样品上另外两个探针的位置,它们相对于1、4两点的距离分别为、、、,如图1所示。
在半无穷大的均匀样品上点电流源所产生的电力线具有球面对称性,即等势面为一系列以点电流源为中心的半球面,如图2所示。
12r 42r 13r 43r图1 位置任意的是探针 图2 半无穷大样品上点电流源的半球等势面 若样品电阻率为ρ,样品电流为I ,则在离点电流源距离为r 处的电流密度J 为:22r I J π=(1) 又根据ρε=J (2)其中,ε为r 处的电场强度,有(1)、(2)式得22rI πρε= (3) 根据电场强度和电势梯度得关系及球面对称性可得 drdV −=ε 取r 为无穷远处得电势V 为零,则有 ∫∫∞−=r r V dr dV ε)(0r I r V 12)(πρ= (4)式(4)代表一个点电流源对距r 处点的点势的贡献。
在图1的情况,2、3两点的电势应为1、4两个相反极性的电电流源的共同贡献,即:11(242122r r I V −=πρ (5) )11(243133r r I V −=πρ (6)2、3两点的电势差为)1111(2431342122r r r r I V +−−=πρ 由此可以得出样品的电阻率为:1111(24313421223r r r r I V +−−=πρ (7)这就是利用四探针法测量电阻率的普遍公式。
只需测出流过1、4探针的电流;2、3探针间的电势差以及四根探针之间的距离,就可利用(7)式求出样品的电阻率。
四探针方法测电阻率四探针测量方法是一种常用于测量材料电阻率的方法。
它利用四个探针分别接触材料的边缘,通过测量电流和电压之间的关系来计算电阻率。
本文将详细介绍四探针测量方法的原理、实验步骤以及相关应用。
一、原理四探针法是通过在材料上放置四个电极将电流注入材料,通过测量电压差来计算电阻率。
四个电极的排列为两对电极,分别被称为内电极和外电极。
内电极用来注入电流,外电极用来测量电压差。
电流注入内电极,流经材料,在外电极上造成一定的电压差。
通过测量电压差和流经材料的电流,可以计算出材料的电阻率。
二、实验步骤1.准备工作:准备好所需的材料和设备,包括电极、电流源、电压表、数字多用表等。
将四个电极连接到相应的设备。
2.放置电极:将两个内电极与两个外电极分别放置在材料的两侧,确保它们之间的距离相等且较小,并确保电极与材料充分接触。
3.注入电流:将电流源与两个内电极连接,设置合适的电流大小。
4.测量电压差:将电压表连接到两个外电极,并读取电压值。
5.计算电阻率:根据所测得的电压值和注入电流值,通过特定公式计算出材料的电阻率。
三、应用四探针测量方法广泛应用于电子材料、导电涂层、半导体、薄膜和纳米材料等领域,这些领域的材料往往具有很低的电阻率。
与传统的两探针测量方法相比,四探针法在处理低电阻材料时更加可靠,因为它可以减小接触电阻的影响。
四探针测量方法的优点在于:①减小了接触电阻的影响,因为外电极的电压测量不受内电极的电流注入影响;②测量精度高,可以测量低电阻材料的电阻率,并排除掉接触电阻的误差;③适用范围广,可以用于各种材料的电阻率测量。
总结:四探针测量方法通过在材料上放置四个电极,并分别注入电流和测量电压差,计算得到电阻率。
它在测量低电阻材料时具有优势,并广泛用于电子材料、导电涂层、半导体、薄膜和纳米材料等领域。
四探针测量方法的应用可以提高测量精度,并排除掉接触电阻的误差。
面电阻测试仪测试原理一、面电阻测试仪的原理面电阻测试仪基于四探针测量原理,通过在电子元器件表面施加电压,并在元器件表面采集电流信号,进而计算得到元器件的表面电阻值。
面电阻测试仪通常由电源、电流测量单元、电压测量单元、显示屏等组成。
二、面电阻测试仪的工作过程1. 准备工作在进行面电阻测试之前,需要准备好被测元器件和测试设备。
被测元器件应放置在无尘、干燥的环境中,以确保测试结果的准确性。
测试设备应接通电源,并确保各个部件正常工作。
2. 设置测试参数根据被测元器件的特性和测试要求,设置测试参数。
包括测试电流、测试电压、测试时间等。
不同的元器件可能有不同的测试参数要求,需要根据实际情况进行设置。
3. 连接被测元器件和测试设备将被测元器件与测试设备连接起来。
通常使用四探针测量方法,将四个探针分别接触在元器件表面的四个不同位置上,确保接触良好。
4. 进行测试当测试参数设置完成并连接好后,即可开始测试。
测试仪器会施加电压并采集电流信号,然后根据电流和电压计算得到被测元器件的表面电阻值。
测试过程中需要注意保持稳定的测试环境,以避免外界因素对测试结果的影响。
5. 结果显示和分析测试完成后,测试仪器会将测试结果显示在屏幕上。
可以根据显示的结果进行分析和判断。
通常,如果测试结果在一定的范围内,可以认为元器件的表面电阻正常;如果测试结果超出了设定的范围,可能存在质量问题,需要进行进一步的分析和处理。
三、面电阻测试仪的应用领域面电阻测试仪广泛应用于电子元器件制造、电子设备维修等领域。
它可以用于测试各种类型的电子元器件,如电阻、电容、电感等。
通过面电阻测试仪的测试,可以有效地判断元器件的质量和性能,提高电子产品的可靠性和稳定性。
总结:面电阻测试仪是一种用于测量电子元器件表面电阻的专用测试仪器。
它基于四探针测量原理,通过施加电压并采集电流信号,计算得到元器件的表面电阻值。
面电阻测试仪在电子元器件制造和维修中具有重要的应用价值,可以提高产品的质量和可靠性。
面电阻测量方法
嘿,你知道面电阻咋测量不?其实超简单!拿个四探针测试仪,把样品放好,探针轻轻接触样品表面。
这就像医生用听诊器给病人看病一样,探针就是那神奇的听诊器,能听出样品的电阻情况。
测量的时候一定要小心操作,可不能毛手毛脚的。
要是探针没放好,那数据不就不准了嘛!这就好比你做饭盐放多了,那味道能好吗?所以啊,细心是关键。
安全性方面,只要按照正确的操作方法来,一般没啥问题。
就像你走在路上遵守交通规则,那就不会有危险。
稳定性呢,只要仪器状态好,测量环境稳定,那数据就靠谱。
面电阻测量的应用场景可多了去了。
比如在电子行业,那可是大显身手。
可以检测电路板的导电性能,这多重要啊!就像汽车的发动机,要是不好好检查,出了问题可就麻烦了。
它的优势也很明显,测量快速、准确,能为生产和研发提供有力支持。
我给你说个实际案例哈。
有个电子厂,以前不知道面电阻测量这回事,生产的产品老是出问题。
后来用了面电阻测量方法,一下子就找出了问题所在,产品质量大大提高。
这效果,杠杠的!
面电阻测量就是这么牛,能帮你解决好多问题。
赶紧试试吧!。
表面电阻(Surface Resistance)1. 引言表面电阻(Surface Resistance)是指材料表面单位面积上的电阻值。
它是描述材料导电性能的重要参数,广泛应用于各种电子元件、器件和材料的研究与应用中。
本文将介绍表面电阻的定义、测量方法、影响因素以及一些常见应用领域。
2. 定义表面电阻是指材料表面单位面积上的电阻值,通常用欧姆/□(ohm/square)来表示。
它反映了材料在单位面积上对电流流动的阻碍程度,也可以理解为单位长度上的电阻值。
3. 测量方法3.1 四探针法四探针法是一种常用的测量表面电阻的方法。
它利用四个相互平行且等间距排列的探针,在待测样品上施加恒定电流,并同时测量样品上两对相邻探针之间的电压差。
通过测得的电流和电压值,可以计算出样品表面的电阻值。
3.2 接触式法接触式法是另一种常见的测量表面电阻的方法。
它通过在待测样品上放置两个电极,然后施加恒定电流,并测量两个电极之间的电压差。
根据欧姆定律,通过测得的电流和电压值,可以计算出样品表面的电阻值。
3.3 非接触式法非接触式法是一种相对较新的测量表面电阻的方法。
它利用无线传感器或红外线传感器等设备,通过测量材料表面的电磁场变化或热辐射变化来推断出表面电阻值。
这种方法不需要直接接触样品,具有非侵入性和高效率的特点。
4. 影响因素4.1 材料类型不同材料具有不同的导电性能,因此其表面电阻也会有所不同。
金属材料通常具有较低的表面电阻,而绝缘材料则通常具有较高的表面电阻。
4.2 温度温度对材料导电性能有显著影响。
一般情况下,随着温度升高,导体材料的导电性能会提高,从而导致表面电阻降低。
4.3 湿度湿度对绝缘材料的表面电阻有较大影响。
在高湿度环境下,绝缘材料的表面会吸附水分,导致表面电阻降低;而在干燥环境下,绝缘材料的表面电阻则会增加。
4.4 表面处理材料表面的处理方法也会对表面电阻产生影响。
例如,通过涂覆导电薄膜或进行金属化处理可以显著降低材料的表面电阻。
利用直流四探针法测量半导体的电阻率一,测试原理:当四根金属探针排成一条直线,并以一定压力压在半导体材料上时,在1,4两根探针间通过电流I,则2,3探针间产生电位差V(如图所示).根据公式可计算出材料的电阻率:其中,C为四探针的探针系数(cm),它的大小取决于四根探针的排列方法和针距. 二,仪器操作:(一)测试前的准备:1,将电源插头插入仪器背面的电源插座,电源开关置于断开位置;2,工作方式开关置于"短路"位置,电流开关处于弹出位置;3,将手动测试架的屏蔽线插头与电气箱的输入插座连接好;4,对测试样品进行一定的处理(如喷沙,清洁等);5,调节室内温度及湿度使之达到测试要求.(二)测试:首先将电源开关置于开启位置,测量选择开关置于"短路",出现数字显示,通电预热半小时.1,放好样品,压下探头,将测量选择开关置于"测量"位置,极性开关置于开关上方; 2,选择适当的电压量程和电流量程,数字显示基本为"0000",若末位有数字,可旋转调零调节旋钮使之显示为"0000";3,将工作方式开关置于"I调节",按下电流开关,旋动电流调节旋钮,使数字显示为"1000",该值为各电流量程的满量程值;4,再将极性开关压下,使数显也为1000±1,退出电流开关,将工作方式开关置于1或6.28处(探头间距为1.59mm时置于1位置,间距为1mm时置于6.28位置);(调节电流后,上述步骤在以后的测量中可不必重复;只要调节好后,按下电流开关,可由数显直接读出测量值.)5,若数显熄灭,仅剩"1",表示超出该量程电压值,可将电压量程开关拨到更高档;6,读数后,将极性开关拨至另一方,可读出负极性时的测量值,将两次测量值取平均数即为样品在该处的电阻率值.三,注意事项:1,压下探头时,压力要适中,以免损坏探针;2,由于样品表面电阻可能分布不均,测量时应对一个样品多测几个点,然后取平均值; 3,样品的实际电阻率还与其厚度有关,还需查附录中的厚度修正系数,进行修正.1. 在测容性负载阻值时,绝缘输出短路电流大小与测量数据有什么关系,为什么? 绝缘输出短路电流的大小可反映出该兆欧表内部输出高压源内阻的大小。
当被测试品存在电容量时,在测试过程的开始阶段,绝缘内的高压源要通过其内阻向该电容充电,并逐步将电压充到绝缘的输出额定高压值。
显然,如果试品的电容量值很大,或高压源内阻很大,这一充电过程的耗时就会加长。
其长度可由R内和C负载的乘积决定(单位为秒)。
请注意,给电容充电的电流与被测试品绝缘电阻上流过的电流,在测试中是一起流入绝缘内的。
绝缘测得的电流不仅有绝缘电阻上的分量,也加入了电容充电电流分量,这时测得的阻值将偏小。
如:额定电压为5000V的绝缘,若其短路输出电流为80μA(日本共立产),其内阻为5000V/80μA=62MΩ如:试品容量为0.15μF,则时间常数τ=62MΩ×0.15μF≈9 (秒)即在18秒时刻,电容上的充电电流仍有11.3μA。
由此可见,仅由充电电流而形成的等效电阻为5000V/11.3μA=442MΩ,若正常绝缘为1000MΩ,则显示的测得绝缘值仅为306MΩ。
这种试值已不能反映绝缘值的真实状况了,而且试值主要是随容性负载容量的变化而改变,即容量小,测试阻值大;容量大,测试阻值小。
所以,为保障准确测得R15s,R60s的试值,应选用充电速度快的大容量绝缘。
我国的相关规程要求绝缘输出短路电流应大于0.5mA、1 mA、2 mA、5 mA,要求高的场合应尽量选择输出短路电流较大的绝缘。
2. 为什么测绝缘时,不但要求测单纯的阻值,而且还要求测吸收比,极化指数,有什么意义?在绝缘测试中,某一个时刻的绝缘电阻值是不能全面反映试品绝缘性能的优劣的,这是由于以下两方面原因,一方面,同样性能的绝缘材料,体积大时呈现的绝缘电阻小,体积小时呈现的绝缘电阻大。
另一方面,绝缘材料在加上高压后均存在对电荷的吸收比过程和极化过程。
所以,电力系统要求在主变压器、电缆、电机等许多场合的绝缘测试中应测量吸收比-即R60s和R15s的比值,和极化指数-即R10min和R1min 比值,并以此数据来判定绝缘状况的优劣。
3.在高压高阻的测试环境中,为什么要求仪表接"G"端连线?在被测试品两端加上较高的额定电压,且绝缘阻值较高时,被测试品表面受潮湿,污染引起的泄漏较大,示值误差就大,而仪表"G"端是将被测试品表面泄漏的电流旁路,使泄漏电流不经过仪表的测试回路,消除泄漏电流引起的误差。
4.在校测某些型号绝缘仪表"L"、"E"两端额定输出直流高压时,用指针式万用表DCV档测L、E两端电压,为什么电压会跌落很多,而数字式万用表则不会?用普通的指针式万用表直接在绝缘"L"、"E"两端测量其输出的额定直流电压,测量结果与标称的额定电压值要小很多(超出误差范围),而用数字万用表则不会。
这是因为指针式万用表内阻较小,而数字万用表内阻相对较大。
指针式万用表内阻较小,绝缘L-E端输出电压降低很多,不是正常工作时的输出电压。
但是,用万用表直接去测绝缘的输出电压是错误的,应当用内阻阻抗较大的静电高压表或用分压器等负载电阻足够大的方式去测量。
5.能不能用兆欧表直接测带电的被测试品,结果有什么影响,为什么?为了人身安全和正常测试,原则上是不允许测量带电的被测试品,若要测量带电被测试品,不会对仪表造成损坏(短时间内),但测试结果是不准确的,因为带电后,被测试品便与其它试品连结在一起,所以得出的结果不能真实的反映实际数据,而是与其它试品一起的并联或串联阻值。
6.为什么电子式绝缘几节电池供电能产生较高的直流高压?这是根据直流变换原理,经过升压电路处理使较低的供电电压提升到较高的输出直流电压,产生的高压虽然较高但输出功率较小。
(如电警棍几节电池能产生几万伏的高压)7.用绝缘测量绝缘电阻时,有哪些因素会造成测量数据不准确,为什么?A)电池电压不足。
电池电压欠压过低,造成电路不能正常工作,所以测出的读数是不准确的。
B)测试线接法不正确。
误将"L"、"G"、"E"三端接线接错,或将"G"、"L"连线"G"、"E"连线接在被测试品两端。
C) "G"端连线未接。
被测试品由于受污染潮湿等因素造成电流泄漏引起的误差,造成测试不准确,此时必须接好"G"端连线防止泄漏电流引起误差。
D)干扰过大。
如果被测试品受环境电磁干扰过大,造成仪表读数跳动。
或指针晃动。
造成读数不准确。
E)人为读数错误。
在用指针式绝缘测量时,由于人为视角误差或标度尺误差造成示值不准确。
F)仪表误差。
仪表本身误差过大,需要重新校对。
8.高阻绝缘表现场测容性负载时(如主变),指针显示阻值在某一区间突然跌落(不是正常测试时的最大值区间内的缓慢小幅摆动),快速来回摆动,是什么原因?造成该现象主要是试验系统内某部位出现放电打火。
绝缘表向容性被测试品充电中,当容性试品被充至一定电压时,如果仪表内部测试线或被测试品中任一部位有击穿放电打火,就会出现上述现象。
判别办法:(1)仪表测试座不接入测试线,开启电源和高压,看仪表内是否有打火现象发生(若有打火可听到放电打火声)。
(2)接上L、G、E测试线,不接被测试品,L测试线末端线夹悬空,开启高压,看测试导线是否有打火现象发生。
若有打火现象,则检查:a)L、G测试线芯线(L端)与裸露在外的线(G端)是否过近,产生拉弧打火。
b)L端芯线插头与测试座屏蔽环或测试夹子与被测试品接触不良造成打火。
c)测试线与插头、夹子之间虚焊断路,造成间隙放电。
(3)接入被测试品,检查末端线夹与试品接触点附近有无放电打火。
(4)排除以上原因,接好被测试品,开启高压,若仪表仍有上述现象则说明被测试品绝缘击穿造成局部放电或拉弧。
9.为什么不同绝缘测出示值存在差异?由于高压绝缘测试电源非理想电压源,内阻Ri不同测量回路串接电阻Rm不同,动态测量准确度不同,以及现场测量操作的不合理或失误等,不同型号绝缘对同一被测试品的测量结果会存在差异。
实际测量时,应结合绝缘绝缘试验条件的特殊性尽量降低可能出现的各种测量误差:(1)不同型号的绝缘表测量同一试品时,应采用相同的电压等级和接线方法。
例如在测量电力变压器高压绕组绝缘中,当绕组引出端始终接绝缘L端钮时,就有: E端钮接低压绕组和外壳,而G端钮悬空的直接法; E端钮接低压绕组,而G端钮接外壳的外壳屏蔽法(低电位屏蔽);G端钮接在高压绕组套管的表面,而E端钮先接低压绕组,然后分别再和外壳相连或不相连的两种套管屏蔽法(高电位屏蔽)。
E端钮接外壳,而G端钮接低压绕组等接线方法。
不同结构、制式的绝缘,G端钮电位不同,G端钮在套管表面的安放位置也应随之改变。
(KD2677为低电位屏蔽,即G端钮为低电位)。
(2)不同型号绝缘的量程和示值的刻度方法不同,刻度分辨力不同,测量准确度等级不同,都会引起示值间的差异。
为了保证对电力设备的准确测量,应避免选用准确度低,使用不方便的摇表。
(3)试品大多含容性分量,并存在介质极化现象,即使测试条件相同也难以获得理想的数据重复性。
(4)测量时,绝缘介质的温度和油温应与环境温度一致,一般允许相差±5%。
(5)应在特定时间段的允许时间差范围内,尽快地读取测量值。
为使测量误差不高于±5%,读取R60S的时间允许误差±3S,而读取R15S的时间不应相差±1S。
(6)高压测试电源非理想电压源,重负荷(被测试品绝缘电阻值小)时,输出电压低于其额定值,这将导致单支路直读测量法绝缘测量准确度因转换系数的改变而降低。
这种改变因绝缘测试电源负荷特性不同而异。
(7)不同动态测试容量指标的绝缘,试验电压在试品上(及采样电阻上)的建立过程与对试品的充电能力均存在差异,测量结果也会不同,使用低于动态测试容量指标门限值的绝缘测量时,由于仪表存在惯性网络(包括指针式仪表的机械惯性)导致示值响应速度较慢,来不及正确反映试品实在绝缘电阻值随时间的变化规律,尤其是在测试的起始阶段,电容充电电流未完全衰减为零,更会使R15S和吸收比读测值产生较大误差(偏小)。
(8)试品绝缘介质极化状况与外加试验电压大小有关。
由于试验电压不能迅速达到额定值,或因绝缘测试电源负荷特性不同导致施加于试品上试验电压的差异,使试品初始极化状况不同,导致吸收电流不同,使缘电阻测量的示值不同。