实验一 材料导电性能的测量.ppt
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1、实验一材料导电性能的测量,天津大学材料学院,材料电阻的测量方法,测量材料电阻的方法,根据材料的电阻大小不同,采用的测量方法各异。主要的测量方法:惠斯顿单电桥法双电桥测量法电位差计测量直流四探针法,1、惠斯顿(Huiston)单电桥法,惠斯顿单电桥测量原理图图中CD之间串联一检流计G,Rp为调节桥路电流的滑线电阻器,当C、D两点同电位时,通过检流计G的电流为零.RN、R1、R2的电阻均已知,被测电阻Rx的计算:测量电阻范围通常在在10106。,惠斯顿单电桥测量原理图,测量中Rx实际并非真正的被测电阻,测出的电阻包括A、B两点的导线电阻和接触电阻。当测量低电阻时,由于结构和接触电阻无法消除,灵敏度
2、不高、测量数值偏差较大,只有当被测电阻相对于导线电阻和接触电阻相当大时,Rx才接近于。因此惠斯顿单电桥的测量很少用于测量金属电阻,其测量电阻范围通常在在10106。,2.双电桥法,双电桥法是目前测量金属室温电阻应用最广的方法,用于测量低电阻(10210-6)。双电桥法测量时,待测电阻Rx和标准电阻RN相互串连后,串入一有恒电流的回路中。将可调电阻R1R2R3R4组成电桥四臂,并与Rx、RN并连;在其间B、D点连接检流计G,那么测量电阻Rx归结为调节R1R2R3R4电阻使电桥达到平衡,则检流计为零G=0VD=VB,为了使上式简化,在设计电桥时,使R1=R3,R2=R4,并将它们的阻值设计的比较大
3、,而导线的电阻足够小(选用短粗的导线),这样使趋向于零,则附加项趋近于零,上式近似为:=当检流计为零时,从电桥上读出R1、R2而RN为已知的标准电阻,用上式可求出Rx值。用双电桥测量电阻可测量10010-6的电阻,测量精度为0.2%。在测量中应注意:连接Rx、RN的铜导线尽量粗而短,测量尽可能快。,3电位差计法,电位差计法广泛应用于金属合金的电阻测量,可测量试样的高温和低温电阻,还可以测试电位差、电流和电阻,它的精度比双电桥法精度高。可以测量10-7的微小电势。当一恒定电流通过试样和标准电阻时,测定试样和标准电阻两端的电压降Vx和VN,RN已知,通过下式计算出Rx电位差计法优点:导线(引线)电
4、阻不影响电位差计的电势Vx、VN,的测量,而双电桥法由于引线较长和接触电阻很难消除,所以在测金属电阻随温度变化,不够精确。,4直流四探针法,直流四探针法主要用于半导体材料或超导体等的低电阻率的测量。常用于半导体单晶硅掺杂的电阻率测量。四根金属探针彼此相距1mm排在一条直线上,要求四根探针与样品表面接触良好。由1、4探针通入小电流,当电流通过时,样品各点将有电位差,同时用高阻静电计、电子毫伏计测出2、3探针间的电位差V23,四探针法的测量线路原理图计算出样品的电阻率C是与被测样品的几何尺寸及探针间距有关的测量的系数,称为探针系数。单位:(cm);I是探针通入的电流。,一、目的要求,1、掌握材料导
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