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利用直流四探針法測(cè)量半導(dǎo)體的電阻率 一,測(cè)試原理: 當(dāng)四根金屬探針排成一條直線,并以一定壓力壓在半導(dǎo)體材料上時(shí),在1,4兩根探針間通過電流I,則2,3探針間產(chǎn)生電位差V(如圖所示). 根據(jù)公式可計(jì)算出材料的電阻率: 其中,C為四探針的探針系數(shù)(cm),它的大小取決于四根探針的排列方法和針距. 二,儀器操作: (一)測(cè)試前的準(zhǔn)備: 1,將電源插頭插入儀器背面的電源插座,電源開關(guān)置于斷開位置; 2,工作方式開關(guān)置于"短路"位置,電流開關(guān)處于彈出位置; 3,將手動(dòng)測(cè)試架的屏蔽線插頭與電氣箱的輸入插座連接好; 4,對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行一定的處理(如噴沙,清潔等); 5,調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度及濕度使之達(dá)到測(cè)試要求. (二)測(cè)試: 首先將電源開關(guān)置于開啟位置,測(cè)量選擇開關(guān)置于"短路",出現(xiàn)數(shù)字顯示,通電預(yù)熱半小時(shí). 1,放好樣品,壓下探頭,將測(cè)量選擇開關(guān)置于"測(cè)量"位置,極性開關(guān)置于開關(guān)上方; 2,選擇適當(dāng)?shù)碾妷毫砍毯碗娏髁砍?數(shù)字顯示基本為"0000",若末位有數(shù)字,可旋轉(zhuǎn)調(diào)零調(diào)節(jié)旋鈕使之顯示為"0000"; 3,將工作方式開關(guān)置于"I調(diào)節(jié)",按下電流開關(guān),旋動(dòng)電流調(diào)節(jié)旋鈕,使數(shù)字顯示為"1000",該值為各電流量程的滿量程值; 4,再將極性開關(guān)壓下,使數(shù)顯也為1000±1,退出電流開關(guān),將工作方式開關(guān)置于1或6.28處(探頭間距為1.59mm時(shí)置于1位置,間距為1mm時(shí)置于6.28位置); (調(diào)節(jié)電流后,上述步驟在以后的測(cè)量中可不必重復(fù);只要調(diào)節(jié)好后,按下電流開關(guān),可由數(shù)顯直接讀出測(cè)量值.) 5,若數(shù)顯熄滅,僅剩"1",表示超出該量程電壓值,可將電壓量程開關(guān)撥到更; 6,讀數(shù)后,將極性開關(guān)撥至另一方,可讀出負(fù)極性時(shí)的測(cè)量值,將兩次測(cè)量值取平均數(shù)即為樣品在該處的電阻率值. 三,注意事項(xiàng): 1,壓下探頭時(shí),壓力要適中,以免損壞探針; 2,由于樣品表面電阻可能分布不均,測(cè)量時(shí)應(yīng)對(duì)一個(gè)樣品多測(cè)幾個(gè)點(diǎn),然后取平均值; 3,樣品的實(shí)際電阻率還與其厚度有關(guān),還需查附錄中的厚度修正系數(shù),進(jìn)行修正.1. 在測(cè)容性負(fù)載阻值時(shí)，絕緣電阻測(cè)試儀輸出短路電流大小與測(cè)量數(shù)據(jù)有什么關(guān)系，為什么? 絕緣電阻測(cè)試儀輸出短路電流的大小可反映出該兆歐表內(nèi)部輸出高壓源內(nèi)阻的大小。當(dāng)被測(cè)試品存在電容量時(shí)，在測(cè)試過程的開始階段，絕緣電阻測(cè)試儀內(nèi)的高壓源要通過其內(nèi)阻向該電容充電，并逐步將電壓充到絕緣電阻測(cè)試儀的輸出額定高壓值。顯然，如果試品的電容量值很大，或高壓源內(nèi)阻很大，這一充電過程的耗時(shí)就會(huì)加長(zhǎng)。其長(zhǎng)度可由R內(nèi)和C負(fù)載的乘積決定（單位為秒）。請(qǐng)注意，給電容充電的電流與被測(cè)試品絕緣電阻上流過的電流，在測(cè)試中是一起流入絕緣電阻測(cè)試儀內(nèi)的。絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)得的電流不僅有絕緣電阻上的分量，也加入了電容充電電流分量，這時(shí)測(cè)得的阻值將偏小。 如：額定電壓為5000V的絕緣電阻測(cè)試儀，若其短路輸出電流為80μA(日本共立產(chǎn))，其內(nèi)阻為5000V/80μA＝62MΩ 如：試品容量為0.15μF，則時(shí)間常數(shù)τ=62MΩ×0.15μF≈9 (秒)即在18秒時(shí)刻，電容上的充電電流仍有11.3μA。 由此可見，僅由充電電流而形成的等效電阻為5000V/11.3μA＝442MΩ,若正常絕緣為1000MΩ，則顯示的測(cè)得絕緣值僅為306MΩ。這種試值已不能反映絕緣值的真實(shí)狀況了，而且試值主要是隨容性負(fù)載容量的變化而改變，即容量小，測(cè)試阻值大；容量大，測(cè)試阻值小。 所以，為保障準(zhǔn)確測(cè)得R15s，R60s的試值，應(yīng)選用充電速度快的大容量絕緣電阻測(cè)試儀。我國(guó)的相關(guān)規(guī)程要求絕緣電阻測(cè)試儀輸出短路電流應(yīng)大于0.5mA、1 mA、2 mA、5 mA，要求高的場(chǎng)合應(yīng)盡量選擇輸出短路電流較大的絕緣電阻測(cè)試儀。 2. 為什么測(cè)絕緣時(shí)，不但要求測(cè)單純的阻值，而且還要求測(cè)吸收比，極化指數(shù)，有什么意義？ 在絕緣測(cè)試中，某一個(gè)時(shí)刻的絕緣電阻值是不能全面反映試品絕緣性能的優(yōu)劣的，這是由于以下兩方面原因，一方面，同樣性能的絕緣材料，體積大時(shí)呈現(xiàn)的絕緣電阻小，體積小時(shí)呈現(xiàn)的絕緣電阻大。 另一方面，絕緣材料在加上高壓后均存在對(duì)電荷的吸收比過程和極化過程。 所以，電力系統(tǒng)要求在主變壓器、電纜、電機(jī)等許多場(chǎng)合的絕緣測(cè)試中應(yīng)測(cè)量吸收比-即R60s和R15s的比值，和極化指數(shù)-即R10min和R1min 比值，并以此數(shù)據(jù)來判定絕緣狀況的優(yōu)劣。