利用直流四探针法测量半导体的电阻率 一,测试原理: 当四根金属探针排成一条直线,并以一定压力压在半导体材料上时,在1,4两根探针间通过电流I,则2,3探针间产生电位差V(如图所示). 根据公式可计算出材料的电阻率: 其中,C为四探针的探针系数(cm),它的大小取决于四根探针的排列方法和针距. 二,仪器操作: (一)测试前的准备: 1,将电源插头插入仪器背面的电源插座,电源开关置于断开位置; 2,工作方式开关置于"短路"位置,电流开关处于弹出位置; 3,将手动测试架的屏蔽线插头与电气箱的输入插座连接好; 4,对测试样品进行一定的处理(如喷沙,清洁等); 5,调节室内温度及湿度使之达到测试要求. (二)测试: 首先将电源开关置于开启位置,测量选择开关置于"短路",出现数字显示,通电预热半小时. 1,放好样品,压下探头,将测量选择开关置于"测量"位置,极性开关置于开关上方; 2,选择适当的电压量程和电流量程,数字显示基本为"0000",若末位有数字,可旋转调零调节旋钮使之显示为"0000"; 3,将工作方式开关置于"I调节",按下电流开关,旋动电流调节旋钮,使数字显示为"1000",该值为各电流量程的满量程值; 4,再将极性开关压下,使数显也为1000±1,退出电流开关,将工作方式开关置于1或6.28处(探头间距为1.59mm时置于1位置,间距为1mm时置于6.28位置); (调节电流后,上述步骤在以后的测量中可不必重复;只要调节好后,按下电流开关,可由数显直接读出测量值.) 5,若数显熄灭,仅剩"1",表示超出该量程电压值,可将电压量程开关拨到更; 6,读数后,将极性开关拨至另一方,可读出负极性时的测量值,将两次测量值取平均数即为样品在该处的电阻率值. 三,注意事项: 1,压下探头时,压力要适中,以免损坏探针; 2,由于样品表面电阻可能分布不均,测量时应对一个样品多测几个点,然后取平均值; 3,样品的实际电阻率还与其厚度有关,还需查附录中的厚度修正系数,进行修正.1. 在测容性负载阻值时，绝缘电阻测试仪输出短路电流大小与测量数据有什么关系，为什么? 绝缘电阻测试仪输出短路电流的大小可反映出该兆欧表内部输出高压源内阻的大小。当被测试品存在电容量时，在测试过程的开始阶段，绝缘电阻测试仪内的高压源要通过其内阻向该电容充电，并逐步将电压充到绝缘电阻测试仪的输出额定高压值。显然，如果试品的电容量值很大，或高压源内阻很大，这一充电过程的耗时就会加长。其长度可由R内和C负载的乘积决定（单位为秒）。请注意，给电容充电的电流与被测试品绝缘电阻上流过的电流，在测试中是一起流入绝缘电阻测试仪内的。绝缘电阻测试仪测得的电流不仅有绝缘电阻上的分量，也加入了电容充电电流分量，这时测得的阻值将偏小。 如：额定电压为5000V的绝缘电阻测试仪，若其短路输出电流为80μA(日本共立产)，其内阻为5000V/80μA＝62MΩ 如：试品容量为0.15μF，则时间常数τ=62MΩ×0.15μF≈9 (秒)即在18秒时刻，电容上的充电电流仍有11.3μA。 由此可见，仅由充电电流而形成的等效电阻为5000V/11.3μA＝442MΩ,若正常绝缘为1000MΩ，则显示的测得绝缘值仅为306MΩ。这种试值已不能反映绝缘值的真实状况了，而且试值主要是随容性负载容量的变化而改变，即容量小，测试阻值大；容量大，测试阻值小。 所以，为保障准确测得R15s，R60s的试值，应选用充电速度快的大容量绝缘电阻测试仪。我国的相关规程要求绝缘电阻测试仪输出短路电流应大于0.5mA、1 mA、2 mA、5 mA，要求高的场合应尽量选择输出短路电流较大的绝缘电阻测试仪。 2. 为什么测绝缘时，不但要求测单纯的阻值，而且还要求测吸收比，极化指数，有什么意义？ 在绝缘测试中，某一个时刻的绝缘电阻值是不能全面反映试品绝缘性能的优劣的，这是由于以下两方面原因，一方面，同样性能的绝缘材料，体积大时呈现的绝缘电阻小，体积小时呈现的绝缘电阻大。 另一方面，绝缘材料在加上高压后均存在对电荷的吸收比过程和极化过程。 所以，电力系统要求在主变压器、电缆、电机等许多场合的绝缘测试中应测量吸收比-即R60s和R15s的比值，和极化指数-即R10min和R1min 比值，并以此数据来判定绝缘状况的优劣。