6. Основные методы измерения удельного сопротивления. Метод измерения удельного сопротивления.

Чтобы определить удельное сопротивление образца необходимо пропустить через него электрический ток известной величины и измерить разность электрических потенциалов на концах образца. Т.е., использовать при измерении следующие приборы: вольтметр, амперметр и источник питания. Схема однозондового метода:

У станавливаемый на поверхность образца зонд является подвижным, т. е. расстояние Х от контакта К₁ можно изменять. Контакты К₁ и К₂ должны быть омическими. 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.

В случае однородности материала измеряемого образца величина ρ по всей длине образца будет одинаковой. Кроме того, рассматриваемую схему можно использовать для проверки омичности контактов и определения величины сопротивлений токоподводящих контактов, при этом данные можно представить в виде графика. Данную схему измерения сопротивления можно использовать для анализа омичности контактов, если устанавливать зонд на малых расстояниях в непосредственной близости от контакта К₁ и снимать вольт-амперную характеристику. Если зависимость нелинейна, следовательно, контакт неомичен, т.е. Сопротивление контактов К₁ и К₂ не должно зависеть от величины и направления тока. Необходимо отметить, что контакт, который можно считать омическим при одном значении протекающего через него тока, может быть неомическим при другом значении.

Рассмотрим график.

З ависимость 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. Основные методы измерения удельного сопротивления. Условия применения четырехзондовым методом.

Наиболее распространённый метод контроля качества проводящих материалов. Не требует создания омических контактов. Позволяет измерить удельное сопротивление объёмных образцов самой разнообразной формы и размеров, а также тонки слоёв. Главное условие проведения измерения – наличие плоского участка поверхности с размерами большими размеров зондовой системы. Диапазон измерений 10^-3-10⁴ Ом*см.

Возможно 2 варианта схемы измерения – зонды расположены в ряд и зонды образуют квадрат.

Зонды расположены в ряд

Через пару контактов (чаще всего 1 и 4) пропускают ток, а между двумя другими ( 2 и 3) измеряют напряжение. Расстояние между зондами делают равными, для упрощения подсчёта удельного сопротивления

Зонды образуют квадрат

Сторона квадрата s. Ток пропускают через зонды образующие одну из сторон квадрата, а разность потенциалов измеряют на другой паре зондов. Удельное сопротивление в этом случае

Коммутируя направление тока последовательно через каждую пару контактов по контуру квадрата и усредняя четыре полученных значения удельного сопротивления, можно снизить уровень случайной погрешности в 2 раза. Приведенные формулы справедливы только для полубесконечного образца, поэтому в общем случае в формулы вводят поправочные коэффициенты, учитывающие геометрические размеры образца.