6. Измерение удельного сопротивления однозондовым методом

Схему однозондового метода можно использовать для проверки однородности образца. Схема однозондового метода измерения удельного сопротивления получается из схемы двухзондового, если одну из клемм вольтметра соединить с токоподводящим контактом.

Устанавливаемый на поверхность образца зонд является подвиж­ным, т. е. расстояниеXот контакта К1, можно изменять. Если провести измерение падения напряжения U между контактом К1, и зондом при двух значениях расстояния Х₁ иХ₂, можно определить величину удель­ного сопротивления по формуле

где S - площадь поперечного сечения образца; U_Х1 и U_X2 -. падение напряжения в точках Х₁ нХ₂ соответственно.

Рассмотрим график.

Зависимость 1 соответствует одно­родному образцу с сопротивлением R_K1 =О, т. е. с омическим контактом;

Зависи­мость 2 - неоднородному образцу с оми­ческим контактом К1,

Зависимость 3 -однородному образцу с неомическим (выпрямляющим) контактом К₁, т. е. контактом, имеющим сопротивление, отлич­ное от нуля;

Зависимость 4 — неоднород­ному образцу с неомическим контактом.

Все указанные зависимости соот­ветствуют образцам с омическими кон­тактами К2, в точке «а». Если этот контакт неомичен, то в точке х= а будет наблюдаться скачок напряжения.

7.Измерение удельного сопротивления 4-х- зондовым методом

Использование метода обусловлено высокими метрологическими характеристиками и простой конструкцией. Для его применения не требуется создание токовых омических контактов. С его помощью можно измерить удел.сопрот. объемн.образца любой формы и размеров, а также удел.сопрот. тонких слоев. Условие измерения с помощью 4-хзондов. метода является наличие плоского участка поверхности, линейные размеры которого превосходят линейные размеры системы зондов. Метод применим для измерения удел.сопрот. в диапазоне 10^-4-10^-3 Ом·см. Этот метод основан на явлении растекания тока в точке контакта. Используют линейное расположение зондов на поверхности образца, а иногда зонды размещают по вершинам квадрата со стороной l (эль).

Для полубесконечного образца, когда d,h,m значительнее больше l₁,l₂,l₃,растекание тока имеет сферическую симметрию.

В этом случае закон Ома и выражение для плотности тока можно записать:

На практике межзондовое расстояниеделают равным l₁=l₂=l₃ и формула 4-хзондового метода для полубесконечного образца:

Множитель F_L имеет различные значения при использовании различных пар зондов. Ток пропускают через зонды, образующие одну из сторон квадрата, а разность потенциалов измеряют на другой паре зондов. Удел.сопрот. при измерении на полубесконечном образце:

Конструкция расположения зонда по вершинам квадрата обеспечивает повышение точности за счет кратности зондов. Коммутируя направление тока последовательно через каждую пару контактов по контуру квадрата и усредняя четыре полученных значения удел. сопрот., можно снизить уровень случайных погрешностей в два раза.Формулы 4-хзондов. метода справедливы для полубесконечного образца. Для образца, имеющего конечные размеры, в формулы вводят поправочные множители, учитывающие размеры образца.