一．实验目的
1.熟悉四探针法测量电阻率和薄层电阻的原理与测量方法. 2.了解影响电阻率的测量的各种因素与改进措施.
二．实验仪器
三．实验原理
超低能
双电测组合四探针法采用了以下二种组合的测量模式〔见图1〕
将直线四探针垂直压在被测样品表面上分别进行I14V23和I13V24组合测量,测量过程如下：
1. 进行I14V23组合测量：
电流换向,Ｉ从４针→１针,从２、３针测得电压V23-；
计算正反向测量平均值：V23＝<V23+＋V23->／2；
什么是生态养殖2.进行I13V24组合测量：
电流Ｉ从１针→３针,从２、４针测得电压V24+；
电流换向,Ｉ从３针→１针,从２、４针测得电压V24-；
计算正反向测量平均值：V24＝<V24+＋V24->／2；
3. 计算〔V23／V24〕值；
〔以上V23、V24均以mV 为单位〕
4. 按以下两公式计算几何修正因子Ｋ：
若1.18＜〔V23／V24〕≤1.38 时；
K＝－14.696＋25.173<V23／V24>－7.872<V23／V24>2；…<1>
若1.10≤〔V23／V24〕≤1.18 时；
K＝－15.85＋26.15<V23／V24>－7.872<V23／V24>2；…<2>
5. 计算方块电阻R□：
Ｒ□＝Ｋ·<V23／Ｉ> <单位：Ω／□>；…<3>
其中：Ｉ为测试电流,单位：mA；
V23为从２、３针测得电压V23+和V23-的平均值,单位：mV；eps30r
6. 若已知样品厚度W,可按下式计算样品体电阻率ρ：
ρ＝R□·W·F<W/S>／10 <单位：Ω.cm>；…<4>
其中：Ｒ□为方块电阻值,单位：Ω／□；
W为样片厚度,单位：mm〔W ≤3mm〕；
S为探针平均间距,单位：mm；
F<W/S> 为厚度修正系数；
7. 计算百分变化率〔以测试样品电阻率ρ为例〕：
ρM －ρm
最大百分变化〔％〕＝─────×100中共中央党校％…<5>
ρm
│ρa －ρc │
平均百分变化〔％〕＝─────────×100％…<6>
ρc
２〔ρM －ρm 〕
径向不均匀度Ｅ〔％〕＝──────────×100％…<7>
ρM ＋ρm
以上式中：ρM 、ρm 分别为测量的电阻率最大值与最小值,单位：Ω.cm；
ρc 为第1、2 点〔即圆片中心测量点〕测量平均值,单位：Ω.cm；
ρa 为除第1、2 点外其余各点的测量平均值,单位：Ω.cm；
〔若测量样品的方块电阻值,则将<5>、<6>、<7>式中的ρM 、ρm 、ρa 、ρc 分别改成ＲM 、Ｒm 、Ｒa 、和Ｒc .其公式意义与ρM 、ρm 、ρa 、ρc 相似〕.
四．实验步骤
1.橙书包公益项目将主机、探针测试台、四探针探头、计算机连接,开启主机,启动RTS-5双电测四探针软件测试系统
2. 放置样品于测试台,操作探针台压下探针,使样品接通电流
3.选择对样品要进行的测试类别,与输入相关测试基本参数
4. 执行[测量]功能→按弹出提示窗口调节主机电位器使主机电流显示为此值→按[确定]按钮继续测量
执行[自动测量]功能→按弹出提示窗口调节主机电位器使主机电流显示为45.32μA→按[确定]按钮继续测量
5. [实时采集两次组合模式下的电压值]窗口实时显示两次组合模式下电压的正反向、平均值；[统计测试数据]窗口显示样品测试点的测量数据
6. 对测量数据进行打印、保存、生成EXCEL文件
响电阻率测量的各种因素与改进措施
1、环境温湿度 一般材料的电阻值会随环境温度与湿度的升高而减小.所以相比较而言,表面电阻<率>对环境湿度比较敏感,而体电阻<率>则对温度较为敏感.湿度增加,表面泄漏增大,体电导电流也会增加.温度升高,载流子的运动速率加快,介质材料的吸收电流和电导电流会相应增加,据有关资料报道,一般介质在70C时的电阻值仅有20C时的10％.因此,测量材料的电阻时,必须指明试样与环境达到平衡的温湿度. 2、测试电压与电场强度 介质材料的电阻<率>值一般不能在很宽的电压范围内保持不变,即欧姆定律对此并不适用.常温条件下,在较低的电压范围内,电导电流随外加电压的增加
而线性增加,材料的电阻值保持不变.超过一定电压后,由于离子化运动加剧,电导电流的增加远比测试电压增加的快,材料呈现的电阻值迅速降低.由此可见,外加测试电压越高,材料的电阻值越低,以致在不同电压下测试得到的材料电阻值可能有较大的差别. 值得注意的是,导致材料电阻值变化的决定因素是测试时的电场强度,而不是测试电压.对相同的测试电压,若测试电极之间的距离不同,对材料电阻率的测试结果也将不同,正负电极之间的距离越小,测试值也越小.
3、测试时间 用一定的直流电压对被测材料加压时,被测材料上的电流不是瞬时达到稳定值的,而是有一衰减过程.在加压的同时,流过较大的充电电流,接着是比较长时间缓慢减小的吸收电流,最后达到比较平稳的电导电流.被测电阻值越高,达到平衡的时间则越长.因此,测量时为了正确读取被测电阻值,应在稳定后读取数值或取加压1分钟后的读数值. 另外,高绝缘材料的电阻值还与其带电的历史有关.为准确评价材料的静电性能,在对材料进行电阻<率>测试时,应首先对其进行消电处理,并静置一定的时间,静置时间可取5分钟,然后,再按测量程序测试.一般而言,对一种材料的测试,至少应随机抽取3～5个试样进行测试,以其平均值作为测试结果.
4、测试设备的泄漏 在测试中,线路中绝缘电阻不高的连线,往往会不适当地与被测试样、取样电阻等并联,对测量结果可能带来较大的影响.为此： 为减小测量误差,应采用保护技术,在漏电流大的线路上安装保护导体,以基本消除杂散电流对测试结果的影响；采用聚乙烯、聚四氟乙烯等绝缘材料制作测试台和支撑体,以避免由于该类原因导致测试值偏低. 高电压线由于表面电离,对地有一定泄漏,所以尽量采用高绝缘、大线径的高压导线作为高压输出线并尽量缩短连线,减少尖端,杜绝电晕放电；5、外界干扰 高绝缘材料加上直流电压后,通过试样的电流是很微小的,极易受到外界干扰的影响,造成较大的测试误差.热电势、接触电势一般很小,可以忽略；电解电势主要是潮湿试样与不同金属接触产生的,大约只有20mV,况且在静电测试中均要求相对湿度较低,在干燥环境中测试时,可以消除电解电势.因此,外界干扰主要是杂散电流的耦合或静电感应产生的电势.在测试电流小于10-10A或测量电阻超过1011欧姆时；被测试样、测试电极和测试系统均应采取严格的屏蔽措施,消除外界干扰带来的影响.dota半人马酋长
七．实验结论
1.薄层方块电阻为Ｒ□=6.74Ω/□
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