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利用直流四探針法測量半導體的電阻率 一,測試原理: 當四根金屬探針排成一條直線,并以一定壓力壓在半導體材料上時,在1,4兩根探針間通過電流I,則2,3探針間產生電位差V(如圖所示). 根據公式可計算出材料的電阻率: 其中,C為四探針的探針系數(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)測試前的準備: 1,將電源插頭插入儀器背面的電源插座,電源開關置于斷開位置; 2,工作方式開關置于"短路"位置,電流開關處于彈出位置; 3,將手動測試架的屏蔽線插頭與電氣箱的輸入插座連接好; 4,對測試樣品進行一定的處理(如噴沙,清潔等); 5,調節室內溫度及濕度使之達到測試要求. (二)測試: 首先將電源開關置于開啟位置,測量選擇開關置于"短路",出現數字顯示,通電預熱半小時. 1,放好樣品,壓下探頭,將測量選擇開關置于"測量"位置,極性開關置于開關上方; 2,選擇適當的電壓量程和電流量程,數字顯示基本為"0000",若末位有數字,可旋轉調零調節旋鈕使之顯示為"0000"; 3,將工作方式開關置于"I調節",按下電流開關,旋動電流調節旋鈕,使數字顯示為"1000",該值為各電流量程的滿量程值; 4,再將極性開關壓下,使數顯也為1000±1,退出電流開關,將工作方式開關置于1或6.28處(探頭間距為1.59mm時置于1位置,間距為1mm時置于6.28位置); (調節電流后,上述步驟在以后的測量中可不必重復;只要調節好后,按下電流開關,可由數顯直接讀出測量值.) 5,若數顯熄滅,僅剩"1",表示超出該量程電壓值,可將電壓量程開關撥到更; 6,讀數后,將極性開關撥至另一方,可讀出負極性時的測量值,將兩次測量值取平均數即為樣品在該處的電阻率值. 三,注意事項: 1,壓下探頭時,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,測量時應對一個樣品多測幾個點,然后取平均值; 3,樣品的實際電阻率還與其厚度有關,還需查附錄中的厚度修正系數,進行修正.1. 在測容性負載阻值時，絕緣電阻測試儀輸出短路電流大小與測量數據有什么關系，為什么? 絕緣電阻測試儀輸出短路電流的大小可反映出該兆歐表內部輸出高壓源內阻的大小。當被測試品存在電容量時，在測試過程的開始階段，絕緣電阻測試儀內的高壓源要通過其內阻向該電容充電，并逐步將電壓充到絕緣電阻測試儀的輸出額定高壓值。顯然，如果試品的電容量值很大，或高壓源內阻很大，這一充電過程的耗時就會加長。其長度可由R內和C負載的乘積決定（單位為秒）。請注意，給電容充電的電流與被測試品絕緣電阻上流過的電流，在測試中是一起流入絕緣電阻測試儀內的。絕緣電阻測試儀測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，這時測得的阻值將偏小。 如：額定電壓為5000V的絕緣電阻測試儀，若其短路輸出電流為80μA(日本共立產)，其內阻為5000V/80μA＝62MΩ 如：試品容量為0.15μF，則時間常數τ=62MΩ×0.15μF≈9 (秒)即在18秒時刻，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，則顯示的測得絕緣值僅為306MΩ。這種試值已不能反映絕緣值的真實狀況了，而且試值主要是隨容性負載容量的變化而改變，即容量小，測試阻值大；容量大，測試阻值小。 所以，為保障準確測得R15s，R60s的試值，應選用充電速度快的大容量絕緣電阻測試儀。我國的相關規程要求絕緣電阻測試儀輸出短路電流應大于0.5mA、1 mA、2 mA、5 mA，要求高的場合應盡量選擇輸出短路電流較大的絕緣電阻測試儀。 2. 為什么測絕緣時，不但要求測單純的阻值，而且還要求測吸收比，極化指數，有什么意義？ 在絕緣測試中，某一個時刻的絕緣電阻值是不能全面反映試品絕緣性能的優劣的，這是由于以下兩方面原因，一方面，同樣性能的絕緣材料，體積大時呈現的絕緣電阻小，體積小時呈現的絕緣電阻大。 另一方面，絕緣材料在加上高壓后均存在對電荷的吸收比過程和極化過程。 所以，電力系統要求在主變壓器、電纜、電機等許多場合的絕緣測試中應測量吸收比-即R60s和R15s的比值，和極化指數-即R10min和R1min 比值，并以此數據來判定絕緣狀況的優劣。