電導(dǎo)率的測(cè)定_材料導(dǎo)電性能的測(cè)量

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

2、接觸電阻。當(dāng)測(cè)量低電阻時(shí)，由于結(jié)構(gòu)和接觸電阻無法消除，靈敏度不高、測(cè)量數(shù)值偏差較大，只有當(dāng)被測(cè)電阻相對(duì)于導(dǎo)線電阻和接觸電阻相當(dāng)大時(shí)，Rx才接近于 。因此惠斯頓單電橋的測(cè)量很少用于測(cè)量金屬電阻，其測(cè)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(cè)量金屬室溫電阻應(yīng)用最廣的方法，用于測(cè)量低電阻（10210-6）。雙電橋法測(cè)量時(shí)，待測(cè)電阻Rx和標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)連接檢流計(jì)G，那么測(cè)量電阻Rx歸結(jié)為調(diào)節(jié)R1R2R3R4電阻使電橋達(dá)到平衡，則檢流計(jì)為零G=0VD=VB)(4321

3、43421RRRRrRRrRRRRRNx 為了使上式簡(jiǎn)化，在設(shè)計(jì)電橋時(shí)，使R1 =R3，R2=R4，并將它們的阻值設(shè)計(jì)的比較大，而導(dǎo)線的電阻足夠?。ㄟx用短粗的導(dǎo)線），這樣使 趨向于零， 則附加項(xiàng)趨近于零，上式近似為： = 當(dāng)檢流計(jì)為零時(shí)，從電橋上讀出R1 、R2而RN 為已知的標(biāo)準(zhǔn)電阻，用上式可求出Rx值。 用雙電橋測(cè)量電阻可測(cè)量10010-6的電阻，測(cè)量精度為0.2%。在測(cè)量中應(yīng)注意：連接Rx、RN的銅導(dǎo)線盡量粗而短，測(cè)量盡可能快。4321RRRRNxRRRR21NRRR433電位差計(jì)法電位差計(jì)法 電位差計(jì)法廣泛應(yīng)用于金屬合金的電阻測(cè)量，可測(cè)量試樣的高溫和低溫電阻，還可以測(cè)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(cè)量10-7的微小電勢(shì)。 當(dāng)一恒定電流通過試樣和標(biāo)準(zhǔn)電阻時(shí)，測(cè)定試樣和標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端的電壓降Vx和VN，RN已知，通過下式計(jì)算出Rx 電位差計(jì)法優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)線（引線）電阻不影響電位差計(jì)的電勢(shì)Vx、VN，的測(cè)量，而雙電橋法由于引線較長(zhǎng)和接觸電阻很難消除，所以在測(cè)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(dǎo)體材料或超導(dǎo)體等的低電阻率的測(cè)量。常用于半導(dǎo)體單晶硅摻雜的電阻率測(cè)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(dāng)電流通過時(shí)，樣品各點(diǎn)將有電位差，同時(shí)用高

5、阻靜電計(jì)、電子毫伏計(jì)測(cè)出2、3探針間的電位差V23，四探針法的測(cè)量線路原理圖計(jì)算出樣品的電阻率 C是與被測(cè)樣品的幾何尺寸及探針間距有關(guān)的測(cè)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(dǎo)電性能（電阻率、電導(dǎo)率）的 測(cè)量方法；2、了解電阻率和電導(dǎo)率的相互關(guān)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(duì)金屬材料導(dǎo)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(guān) 電阻率的單位：m ， cm ， cm， 工程技術(shù)上常用mm2/m。它們之間的換算關(guān)系為 1 cm = 10-8 m = 10-6 cm = 10-2 mm2/m 電

6、阻率與電導(dǎo)率關(guān)系 的單位為西門子每米（S/m）。 工程中也常用相對(duì)電導(dǎo)率（IACS%），它表示導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能。國(guó)際上把標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)率與之相比的百分?jǐn)?shù)為該材料的相對(duì)電導(dǎo)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(cè)量三、電阻率的測(cè)量1、高電阻率測(cè)量、高電阻率測(cè)量 測(cè)定陶瓷材料和高分子材料的體積電阻、表面電阻 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 ZC36型高阻計(jì)是一種直流式的超高電阻計(jì)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(duì)絕緣材料、電工

7、產(chǎn)品、電子設(shè)備以及元件的絕緣電阻測(cè)量和高阻兆歐電阻的測(cè)量，也可用于微電流測(cè)量。測(cè)試電路原理測(cè)試電路原理 被測(cè)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(cè)試電源上；高阻抗直流放大器將其輸入電阻上的分壓訊號(hào)經(jīng)放大輸出至指示儀表，由指示儀表直接讀出被測(cè)絕緣電阻值。1）測(cè)量體積電阻值）測(cè)量體積電阻值Rv（1）將Rv、Rs轉(zhuǎn)換開關(guān)旋至Rv處。 (2)將電壓選擇開關(guān)置于所需要的測(cè)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(cè)試”開關(guān)放在“測(cè)試”位置，檢查電壓應(yīng)選擇的位置，打開輸入短路開關(guān)(即按鈕抬起來)，讀取加上測(cè)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(cè)量表面電阻值Rs (1)將Rv、Rs轉(zhuǎn)換開關(guān)旋至Rs處。 (2)將電壓選擇開關(guān)置于所需要的測(cè)試電壓位置上，將“倍率選擇”旋至所 需要的位置。 (在不了解測(cè)試值的數(shù)量級(jí)時(shí)，倍率應(yīng)從低次方開始選擇。) (3)將“放電、測(cè)試”開關(guān)放在“測(cè)試”位置，檢查應(yīng)選擇的位置，打開輸 入短路開關(guān)(即按鈕抬起來)，讀取加上測(cè)試電壓1分鐘時(shí)，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(guān)，將“放電、測(cè)試”開關(guān)打回到“放電”位置。更換試樣，重復(fù)以上操作，待全部試樣測(cè)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(jì)算公式： (1)式中：3.14

9、16； r一測(cè)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(hù)電極的內(nèi)徑 (cm)；D1一測(cè)量電極的直徑 (cm)；1n一自然對(duì)數(shù)。hrVVR2212DDsslnR數(shù)據(jù)及處理 (1)用所得的測(cè)試數(shù)據(jù)分別計(jì)算各試樣的體積電阻率V， 及表面電阻率S，將計(jì)算結(jié)果填入下表的相應(yīng)格內(nèi) (2)根據(jù)所做實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行討論。材料的電阻率試樣號(hào) 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(cè)量電極直徑D1（cm） 2.2 5.0保護(hù)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(cè)量金屬材料電阻率的測(cè)量 渦流電導(dǎo)儀簡(jiǎn)介渦流電導(dǎo)儀簡(jiǎn)介 金屬材料的電導(dǎo)率的測(cè)量采用渦流電導(dǎo)儀進(jìn)行測(cè)量。 渦流電導(dǎo)儀有兩種，主要用于測(cè)量金屬材料的電導(dǎo)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(cè)試電導(dǎo)率電路結(jié)構(gòu)圖測(cè)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(dǎo)率分度盤讀數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)試塊的電導(dǎo)率對(duì)準(zhǔn)。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試塊的電導(dǎo)率己打印在試塊背面，一個(gè)試塊電導(dǎo)率值較高，另一個(gè)電導(dǎo)率值較低，分別校準(zhǔn)電導(dǎo)率分度盤上對(duì)應(yīng)的紅線標(biāo)記，為此 （1）把探頭放在高值電導(dǎo)率試塊上的中心位置，轉(zhuǎn)動(dòng)電導(dǎo)率分度盤旋鈕，對(duì)準(zhǔn)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(dǎo)率試塊上的中心位置，轉(zhuǎn)動(dòng)電導(dǎo)率分度盤旋鈕；對(duì)準(zhǔn)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(fù)上述步驟躁作23次，儀器即校正好了，就可用于電導(dǎo)率試塊的測(cè)量。數(shù)據(jù)及處理樣品電導(dǎo)率測(cè)量值m/ mm2電阻率 mm2/ m相對(duì)電導(dǎo)率%IACS1# 紫銅 Cu2# 磷銅 Cu-P3# 鉛黃銅