Измерительная установка и методика измерений

В работе используется компенсационный метод измерений на постоянном токе. Принципиальная схема измерительной установки приведена на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Ориентировочное расположение элементов измерительной схемы

Четыре зонда (1,2,3,4), находящиеся в одной плоскости, помещаются на поверхности образца. Зонды (1, 4) служат для проведения тока к образцу, зонды (2,3) – для снятия падения напряжения с определенного участка образца.

 

Через токовые контакты пропускают ток заданной величины и измеряют падение напряжения между двумя зондами. Если можно пренебречь переходными сопротивлениями токовых контактов, то эти контакты могут быть использованы для измерения падения напряжения между ними. Однако, как правило, для контакта металл-проводник это не так. Во всех случаях необходимо принимать меры к предотвращению инжекции неосновных носителей заряда через токовые контакты.

Рис. 2.7. Упрощенная схема четырехзондового метода измерения

Для определения удельного сопротивления обычно используют так называемый четырехзондовый метод. На плоской поверхности устанавливают четыре точечных зонда (рис. 2.7), расположенных достаточно близко друг от друга и далеко от границ образца, чтобы границы не влияли на электрическое поле вблизи контактов. Через наружные зонды пропускают ток, а внутренние зонды служат для измерения падения напряжения. Если зонды расположены по прямой линии, то в случае полубесконечного слитка удельное сопротивление материала определяют выражением:

, (2.12)

где I – ток, проходящий через зонды, А;

U – разность потенциалов между зондами, В;

S₁, S₂, S₃, – расстояние между зондами, см.

 

Если зонды установлены на равном расстоянии друг от друга, т.е. S₁=S₂=S₃, то выражение (2.12) значительно упрощается:

. (2.13)

 

При выполнении лабораторной работы используется образец, ограниченный снизу непроводящей поверхностью. В этом случае нужно воспользоваться поправочным коэффициентом , учитывающим толщину образца. На рис. 2.8 показан график поправочной функции. С учетом поправочного коэффициента расчет производят по следующей формуле:

, (2.14)

где – поправочный коэффициент для расчета образца в форме такой пластины, нижняя поверхность которой является изолятором;

d – толщина пластины, 0,5 мм;

S – расстояние между зондами, 1 мм.

Рис. 2.8. График для определения поправочного коэффициента