電導率測定_材料導電性能測量

1、材料導電性能的測量材料導電性能的測量材料電阻的測量方法 測量材料電阻的方法，根據(jù)材料的電阻大小不同，采用的測量方法各異。 主要的測量方法： 惠斯頓單電橋法 雙電橋測量法 電位差計測量 直流四探針法1、惠斯頓（惠斯頓（Huiston）單電橋法單電橋法惠斯頓單電橋測量原理圖圖中CD之間串聯(lián)一檢流計G，R p為調(diào)節(jié)橋路電流的滑線電阻器，當C、D兩點同電位時，通過檢流計G的電流為零.RN、R1 、R2 的電阻均已知，被測電阻Rx的計算：測量電阻范圍通常在在10106。 NxRRRR21惠斯頓單電橋測量原理圖惠斯頓單電橋測量原理圖 測量中Rx實際并非真正的被測電阻，測出的電阻包括A 、B兩點的導線電阻和

2、接觸電阻。當測量低電阻時，由于結構和接觸電阻無法消除，靈敏度不高、測量數(shù)值偏差較大，只有當被測電阻相對于導線電阻和接觸電阻相當大時，Rx才接近于 。因此惠斯頓單電橋的測量很少用于測量金屬電阻，其測量電阻范圍通常在在10106。2 .雙電橋法雙電橋法 雙電橋法是目前測量金屬室溫電阻應用最廣的方法，用于測量低電阻（10210-6）。雙電橋法測量時，待測電阻Rx和標準電阻RN 相互串連后，串入一有恒電流的回路中。將可調(diào)電阻R1R2R3R4組成電橋四臂，并與Rx、RN并連；在其間B、D點連接檢流計G，那么測量電阻Rx歸結為調(diào)節(jié)R1R2R3R4電阻使電橋達到平衡，則檢流計為零G=0VD=VB)(4321

3、43421RRRRrRRrRRRRRNx 為了使上式簡化，在設計電橋時，使R1 =R3，R2=R4，并將它們的阻值設計的比較大，而導線的電阻足夠?。ㄟx用短粗的導線），這樣使 趨向于零， 則附加項趨近于零，上式近似為： = 當檢流計為零時，從電橋上讀出R1 、R2而RN 為已知的標準電阻，用上式可求出Rx值。 用雙電橋測量電阻可測量10010-6的電阻，測量精度為0.2%。在測量中應注意：連接Rx、RN的銅導線盡量粗而短，測量盡可能快。4321RRRRNxRRRR21NRRR433電位差計法電位差計法 電位差計法廣泛應用于金屬合金的電阻測量，可測量試樣的高溫和低溫電阻，還可以測試電位差、電流和電

4、阻，它的精度比雙電橋法精度高。可以測量10-7的微小電勢。 當一恒定電流通過試樣和標準電阻時，測定試樣和標準電阻兩端的電壓降Vx和VN，RN已知，通過下式計算出Rx 電位差計法優(yōu)點：導線（引線）電阻不影響電位差計的電勢Vx、VN，的測量，而雙電橋法由于引線較長和接觸電阻很難消除，所以在測金屬電阻隨溫度變化，不夠精確。NxNxVVRR 4 直流四探針法直流四探針法 直流四探針法主要用于半導體材料或超導體等的低電阻率的測量。常用于半導體單晶硅摻雜的電阻率測量。四根金屬探針彼此相距1mm排在一條直線上，要求四根探針與樣品表面接觸良好。由1、4探針通入小電流，當電流通過時，樣品各點將有電位差，同時用高

5、阻靜電計、電子毫伏計測出2、3探針間的電位差V23，四探針法的測量線路原理圖計算出樣品的電阻率 C是與被測樣品的幾何尺寸及探針間距有關的測量的系數(shù)，稱為探針系數(shù)。單位：（cm）；I是探針通入的電流。 IVC23一、目的要求1、掌握材料導電性能（電阻率、電導率）的 測量方法；2、了解電阻率和電導率的相互關系；3、了解高分子、陶瓷材料的體電阻、表面電阻；4、理解成分對金屬材料導電性能影響。 二、基本原理 歐姆定律 電阻率與材料本質(zhì)有關 電阻率的單位：m ， cm ， cm， 工程技術上常用mm2/m。它們之間的換算關系為 1 cm = 10-8 m = 10-6 cm = 10-2 mm2/m 電

6、阻率與電導率關系 的單位為西門子每米（S/m）。 工程中也常用相對電導率（IACS%），它表示導體材料的導電性能。國際上把標準軟銅在室溫20。C下的電阻率 = 0.01724 mm2/m的電阻率作為100%，其他材料的電導率與之相比的百分數(shù)為該材料的相對電導率。 SLR1片狀樣品片狀樣品管（環(huán)）狀樣品管（環(huán)）狀樣品圓片狀樣品圓片狀樣品三、電阻率的測量三、電阻率的測量1、高電阻率測量、高電阻率測量 測定陶瓷材料和高分子材料的體積電阻、表面電阻 實驗儀器實驗儀器 ZC36型高阻計是一種直流式的超高電阻計和微電流兩用儀器。儀器的最高量限電阻值1017，微電流10-14A微電流。 適用對絕緣材料、電工

7、產(chǎn)品、電子設備以及元件的絕緣電阻測量和高阻兆歐電阻的測量，也可用于微電流測量。測試電路原理測試電路原理 被測試樣與高阻抗直流放大器的輸入電阻串聯(lián)并跨接于直流高壓測試電源上；高阻抗直流放大器將其輸入電阻上的分壓訊號經(jīng)放大輸出至指示儀表，由指示儀表直接讀出被測絕緣電阻值。1）測量體積電阻值）測量體積電阻值Rv（1）將Rv、Rs轉換開關旋至Rv處。 (2)將電壓選擇開關置于所需要的測試電壓位置上，將“倍率選擇”旋鈕選 至所需的位置。 (3)將“放電、測試”開關放在“測試”位置，檢查電壓應選擇的位置，打開輸入短路開關(即按鈕抬起來)，讀取加上測試電壓1分鐘，指示電表顯示的電阻值。讀數(shù)完畢，將“倍率”打

8、回“10-1”檔。2）測量表面電阻值Rs (1)將Rv、Rs轉換開關旋至Rs處。 (2)將電壓選擇開關置于所需要的測試電壓位置上，將“倍率選擇”旋至所 需要的位置。 (在不了解測試值的數(shù)量級時，倍率應從低次方開始選擇。) (3)將“放電、測試”開關放在“測試”位置，檢查應選擇的位置，打開輸 入短路開關(即按鈕抬起來)，讀取加上測試電壓1分鐘時，指示電表顯示的電阻值。讀數(shù)完畢，將“倍率”打回“10-1”檔。 (4)接入短路開關，將“放電、測試”開關打回到“放電”位置。更換試樣，重復以上操作，待全部試樣測量完畢后，切除電源，除去各種連接線，按要求整理、放置好儀器。 計算公式： (1)式中：3.14

9、16； r一測量電極的半徑 (cm)； h一陶瓷試樣的厚度 (cm)。 (2)式中3.1416； D2一保護電極的內(nèi)徑 (cm)；D1一測量電極的直徑 (cm)；1n一自然對數(shù)。hrVVR2212DDsslnR數(shù)據(jù)及處理 (1)用所得的測試數(shù)據(jù)分別計算各試樣的體積電阻率V， 及表面電阻率S，將計算結果填入下表的相應格內(nèi) (2)根據(jù)所做實驗試分析產(chǎn)生誤差的原因，及采取哪些縮小誤差的措施。 (3)對實驗中出現(xiàn)的一些問題進行討論。材料的電阻率試樣號 陶瓷 聚丙烯 體積電阻值Rv表面電阻值Rs試樣厚度h（cm） 0.14 0.11 測量電極直徑D1（cm） 2.2 5.0保護電極內(nèi)徑D2（cm） 5.

10、4體積電阻率V表面電阻率S金屬材料電阻率的測量金屬材料電阻率的測量 渦流電導儀簡介渦流電導儀簡介 金屬材料的電導率的測量采用渦流電導儀進行測量。 渦流電導儀有兩種，主要用于測量金屬材料的電導率。 7501適用于金、銀、銅、鋁、鎂、鋅等的金屬及其合金； 7502適用于青銅、鈦、不銹鋼等。測試電導率電路結構圖測試裝置電路原理圖使用方法儀器校正 校正工作目的是使電導率分度盤讀數(shù)和標準試塊的電導率對準。兩個標準試塊的電導率己打印在試塊背面，一個試塊電導率值較高，另一個電導率值較低，分別校準電導率分度盤上對應的紅線標記，為此 （1）把探頭放在高值電導率試塊上的中心位置，轉動電導率分度盤旋鈕，對準高值端紅線，用電表右下方“高值校正”旋鈕調(diào)節(jié)電表指針到零位。 （2）把探頭放在低值電導率試塊上的中心位置，轉動電導率分度盤旋鈕；對準低值端紅線，用電表右下方“低值校正”旋鈕調(diào)節(jié)電表指針到零位。 反復上述步驟躁作23次，儀器即校正好了，就可用于電導率試塊的測量。數(shù)據(jù)及處理樣品電導率測量值m/ mm2電阻率 mm2/ m相對電導率%IACS1# 紫銅 Cu2# 磷銅 Cu-P3# 鉛黃銅