高考实验专题：测量导体的电阻率---解析版
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测导体的电阻率测导体的电阻率---解析版 1.（2017 辽宁重点中学协作体 5 月模拟）某同学用图甲所示电路测量一段金属丝的电阻率，待测金属丝粗细均匀，阻值约为100Ω 。
备选器材如下： A．量程为 5mA、内阻r1=50Ω 的电流表 B．量程为 0.6A、内阻r2=0.2Ω 的电流表 C．量程为 6V、内阻 r3 约为15kΩ 的电压表 D．最大阻值为15Ω 、最大允许电流为 2A 的滑动变阻器 E．定值电阻R1=5Ω F．定值电阻R2=500Ω G．电动势 E=6V、内阻很小的直流电源 H．开关一个，导线若干 I．螺旋测微器，刻度尺（1）该同学用螺旋测微器测量待测金属丝的直径如图乙所示，则螺旋测微器的示数 D= mm。
（2）为了能尽可能精确地测量该金属丝的电阻率，电流表应选用（填“A”或“B”），定值电阻应选用（填“E”或“F”）。
(3)电压表的示数记为 U，所选用电流表的示数记为 I，则该金属丝的电阻的表达式 Rx= ；若用刻度尺测得待测电阻丝的长度为 L，则其电阻率的表达式为ρ = （表达式中所用到的阻值必须用对应的电阻符号表示，不得直接用数值表示）【参考答案】（1）5.898（3 分），（2）.A E（2 分）， (3).R 1 ? U ? Ir1 ? I ? r1 ? R 1 ?（2 分），?
D R 1 ? U ? Ir1 ?24 L I ? r1 ? R 1 ?（2 分）【名师解析】（1）根据螺旋测微器读数规则，金属丝直径 D=5.5mm+0.398mm=5.898mm。 2．（12 分）（2016 安徽合肥一模）为了精密测量一金属丝的
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电阻率：1
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 测导体的电阻率图甲（ 1）（6 分）如图甲所示，先用多用表×1Ω 挡粗测其电阻为 mm，游标卡尺测其长度为 cm。
Ω ，然后用螺旋测微器测其直径为（ 2）（6 分）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下： A．电压表 V(量程 3V，内阻约为15kΩ ；量程 l5V，内阻约为75 kΩ ) B．电流表 A(量程 0.6A，内阻约为1Ω ；量程3A，内阻约为0.2 Ω ) C．滑动变阻器 R1(0～5Ω ，0.6 A) D．滑动变阻器 R2(0～2000Ω ，0.1 A) E．1.5V 的干电池两节，内阻不计 F．电阻箱 G．开关 S，导线若干为了测多组实验数据，则上述器材中的滑动变阻器应选用（填“R1”或“R2”）请在虚线框内设计最合理的电路图并完成实物图乙的连线。
。
【参考答案】（1）（6 分）8Ω （2 分） 2.095mm（2 分）5.015cm （2 分）（ 2）（6 分）R1。
【命题意图】本题考查多用电表读数、螺旋测微器和游标卡尺读数、电阻率测量学生实验电路设计、实物图连接、器材选择等。
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测导体的电阻率电路图如图。
实物图乙的连线如图。
3.（9 分）(2016 江西南昌市一模)某学生用如图 a 所示电路测金属导线的电阻率，可供使用的器材有：被测金属导线 ab，电阻约10Ω ,，导线允许流过的最大电流 0.8A，稳恒电源 E，电源输出电压恒为 E =12V，电压表 V，量程为 3V，内阻约5kΩ ，保护电阻：R1=l0Ω ，R2=30Ω ，R3= 200Ω 。
刻度尺、螺旋测微器，开关 S，导线若干等。
实验时的主要步骤如下：①用刻度尺量出导线 ab 的长度 l，用螺旋测微器测出导线的直径 d。
②按如图 a 所示电路将实验所需器材用导线连接好。
③闭合开关 S，移动接线触片 P，测出 aP 长度 x，读出电压表的示数 U。
④描点作出 U-x 曲线求出金属导线的电阻率ρ 。
完成下列填空： (1)用螺旋测微器测量金属导线的直径 d，其示数如图 b 所示，该金属导线的直径 d=____mm. (2)如果实验时既要保证安全，又要测量误差较小，保护电阻 R 应选__ ， (3)根据多次实验测出的 ap 长度 x 和对应每次实验读出的电压表的示数 u 给出的 u-x 图线如图 c 所示，其中图线的斜率为 k，则金属导线的电阻率ρ = 理量字母表示）【参考答案】（1）0.870 （2） R2 。
（用实验器材中给出的物理量字母和实验步骤中测出的物（3）k R 2? d24 ? E ? kl ?【命题意图】本题考查螺旋测微器测量读数、测
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 金属导线的电阻率实验原理和步骤、数据处理及其相关知识点。
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测导体的电阻率4. （10 分）（2016 黑龙江牡丹江模拟）某同学要测量额定电压为 3V 的某圆柱体电阻 R 的电阻率ρ ．（1 ）（ 2 分）用游标卡尺和螺旋测微器分别测量其长度和直径，如图所示，则其长度 L=______mm，直径 d=______mm．（ 2）（8 分）该同学先用如图所示的指针式多用电表粗测其电阻．他将红黑表笔分别插入“+”、“-”插孔中，将选择开关置于“×l”档位置，然后将红、黑表笔短接调零，此后测阻值时发现指针偏转角度较小，如图甲所示．试问：①为减小读数误差，该同学应将选择开关置于“______”档位置．②再将红、黑表笔短接，此时发现指针并未指到右边的“0Ω ”处，如图乙所示，那么他该调节______直至指针指在“0Ω ”处再继续实验，结果看到指针指在如图丙所示位置．4
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 测导体的电阻率③现要进一步精确测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材： A．灵敏电流计 G（量程200μ A，内阻为300Ω ） B．电流表（量程 3A，内阻约0.3Ω ） C．电压表 V1（量程 3V，内阻约3kΩ ） D．电压表 V2（量程 l5V，内阻约5kΩ ） E．滑动变阻器 R1（最大阻值为10Ω ） F．最大阻值为99.99Ω 的电阻箱 R2 以及电源 E（电动势 4V，内阻可忽略）、电键、导线若干为了提高测量精确度并且使电阻 R 两端电压调节范围尽可能大，除电源、电键、导线以外还应选择的最恰当器材（只需填器材前面的字母）有______．请在下面的方框中画出你设计的电路图【参考答案】（1）70.15；4.598-4.602；（2）①×10；②欧姆调零旋钮；③ACEF．电路中的最大电流为I=4/150≈0.026A，若选 3A 量程的电流表则指针几乎不偏转，应选择灵敏电流计与定值电阻并联后改装成的电流表，即选择 AF，综上，要选择的器材是：ACEF；滑动变阻器采用分压接法，被测电阻为大电阻，采取电流表内接，故电路图如图：5.（9 分）(2016 福建质检)国标（GB/T）规定自来水在15℃时电阻率应大于 13 Ω ·m。
某同学利用图甲电路测量15℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门 K 以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞（活塞电阻可忽略），右活塞固定，左活塞可自由移动。
实验器材还有：电源（电动势约为 3 V，内阻可忽略），电压表 V1
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实验-测定金属的电阻率(精)
测定金属的电阻率 一、实验目的：学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。 二、实验原理：用刻度尺测一段金属导线的长度L ，用螺旋测微器测导线的直径d ，用伏安法测导线的电阻R ，根据电阻定律，金属的电阻率ρ=RS/L=πd 2R/4L 三、实验器材：①金属丝②千分尺③安培表④伏特表⑤（3伏）电源⑥（20Ω）滑动变阻器⑦电键一个⑧导线几根 【点拨】被测金属丝要选用电阻率大的材料，如铁铬铝合金、镍铬合金等或300瓦电炉丝经细心理直后代用，直径0.4毫米左右，电阻5~10欧之间为宜，在此前提下，电源选3伏直流电源，安培表选0 0.6安量程，伏特表选0 3伏档，滑动变阻器选0 20欧。 四、实验步骤 （1）用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径取平均值D 求出其横截面积S=πD 2/4. （2）将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度米尺测量接入电路的金属丝长度L ，测三次，求出平均值L 。 （3）根据所选测量仪器和选择电路的原则画好电路图1，然后依电路图按顺序给实物连线并将滑动变阻器的阻值调到最大。 点拨：为避免接线交叉和正负极性接错，接线顺序应遵循：电源正极→电键（断开状态）→滑动变阻器→用电器→安培表正极→安培表负极→电源负极，最后将伏特表并接在待测电路的两端，即先接干路，后接支路。 （4）检查线路无误后闭合电键，调节滑动变阻器读出几组I 、U 值，分别计算电阻R 再求平均值，设计表格把多次测量的D 、L 、U 、I 记下来。 【点拨】测量时通过金属丝的电流应控制在1.00A 以下，本实验由于安培表量程0~0.60A ，每次通电时间应尽量短（以能读取电表数据为准），读数完毕立即断开电键S ，防止温度升高使金属丝长度和电阻率发生明显变化。 计算时，务必算出每次的电阻值再求平均值，不能先分别求电压U 和电流I 的平均值，再由欧姆定律得平均值，否则会带来较大计算误差。 五、实验记录 图1
四探针法测电阻率
实验 四探针法测电阻率 1．实验目的： 学习用四探针法测量半导体材料的体电阻率和扩散薄层的电阻率及方块电阻。 2．实验内容 ① 硅单晶片电阻率的测量：选不同电阻率及不同厚度的大单晶圆片，改变条件（光照 与否），对测量结果进行比较。 ② 薄层电阻率的测量：对不同尺寸的单面扩散片和双面扩散片的薄层电阻率进行测 量。改变条件进行测量（与①相同），对结果进行比较。 3． 实验原理： 在半导体器件的研制和生产过程中常常要对半导体单晶材料的原始电阻率和经过扩散、外延等工艺处理后的薄层电阻进行测量。测量电阻率的方法很多，有两探针法，四探针法，单探针扩展电阻法，范德堡法等，我们这里介绍的是四探针法。因为这种方法简便可行，适于批量生产，所以目前得到了广泛应用。 所谓四探针法，就是用针间距约1毫米的四根金属探针同时压在被测样品的平整表面上如图1a 所示。利用恒流源给1、4两个探针通以小电流，然后在2、3两个探针上用高输入阻抗的静电计、电位差计、电子毫伏计或数字电压表测量电压，最后根据理论 公式计算出样品的电阻率［１］ I V C 23 =ρ 式中，C 为四探针的修正系数，单位为厘米，C 的大小取决于四探针的排列方法和针距，
探针的位置和间距确定以后，探针系数C 就是一个常数；V 23为2、3两探针之间的电压，单位为伏特；I 为通过样品的电流，单位为安培。 半导体材料的体电阻率和薄层电阻率的测量结果往往与式样的形状和尺寸密切相关，下面我们分两种情况来进行讨论。 ⑴ 半无限大样品情形 图1给出了四探针法测半无穷大样品电阻率的原理图，图中(a)为四探针测量电阻率的装置；(b)为半无穷大样品上探针电流的分布及等势面图形；(c)和(d)分别为正方形排列及直线排列的四探针图形。因为四探针对半导体表面的接触均为点接触，所以，对图１（b ）所示的半无穷大样品，电流I 是以探针尖为圆心呈径向放射状流入体内的。因而电流在体内所形成的等位面为图中虚线所示的半球面。于是，样品电阻率为ρ，半径为r ，间距为dr 的两个半球等位面间的电阻为 dr r dR 2 2πρ = ， 它们之间的电位差为 dr r I IdR dV 2 2πρ= =。 考虑样品为半无限大，在r →∞处的电位为0，所以图１（a ）中流经探针１的电流I 在r 点形成的电位为 ()r I dr r I V r r πρπρ222 1== ? ∞ 。 流经探针１的电流在２、３两探针间形成的电位差为 ()??? ? ??-= 1312123112r r I V πρ； 流经探针４的电流与流经探针１的电流方向相反，所以流经探针４的电流I 在探针２、３之间引起的电位差为 ()??? ? ??--=4342423112r r I V πρ。 于是流经探针１、４之间的电流在探针２、３之间形成的电位差为 ??? ? ??+--= 434213122311112r r r r I V πρ。 由此可得样品的电阻率为 ()1111121 434213 1223-???? ??+--=r r r r I V πρ 上式就是四探针法测半无限大样品电阻率的普遍公式。 在采用四探针测量电阻率时通常使用图１（c ）的正方形结构（简称方形结构）和图１（d ）的等间距直线形结构，假设方形四探针和直线四探针的探针间距均为S ， 则对于直线四探针有 S r r S r r 2, 42134312==== ()2223 I V S ? =∴πρ 对于方形四探针有 S r r S r r 2,42134312==== () 322223 I V S ? -=∴ πρ
土壤电阻率检测作业指导书
土壤电阻率检测作业指 导书 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
土壤电阻率检测作业指导书 1目的 土壤电阻率是接地工程中一个重要的参数，直接影响接地装置的接地电阻的大小，为了正确合理的设计接地装置，必须进行土壤电阻率的测量。根据所测的土壤电阻率，可以通过一些措施有效地改善土壤。 2适用范围 本作业指导书适用于恒山运维站所辖的变电站的土壤电阻率的测定。 3引用标准 下列标准所包含的条文，通过引用而构成本作业指导书的条文。GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 DL475《接地装置工频特性参数的测量导则》 4支持性文件 高压电气设备试验方法 接地技术 5技术术语 接地极：埋入地中并直接与大地接触的金属导体。 接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体。接地体分为水平接地体和垂直接地体。 接地引下线：电力设备应接地的部位与地下接地体或中性线之间的金属导体，称为接地引下线。 接地装置：接地体和接地引下线的总和，称为接地装置。 接地电阻：接地体或自然接地体的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。 电流极：为形成测试接地装置的接地阻抗、场区地表电位梯度等特性参数的电流回路，而在远方布置的接电极。 电位极：在测试接地装置特性参数时，为测试所选的参考电位而布置的电极。 6安全措施 试验时的安全措施 ．1禁止在雷雨天气进行试验 ．2尊守《安全操作规程》 试验时应注意的事项 应使接地极和土壤充分的接触，接地极排列在同一直线上，埋入深度应不大于极间距离
电阻率测量报告
. . . . 莆田南日岛风电场三期工程施工图阶段土壤电阻率测量报告 福建永福工程顾问有限公司 发证机关：福建省建设厅 证书等级：乙级证书编号：130903-ky 二00九年一月·
批准：审核：校核：编写：
目录 1、前言 2、仪器接线示意图 3、原理及操作 4、测量结果分析 5、结论
1、前言 根据公司勘察任务安排及工程勘察联系书的要求，莆田南日岛风电厂三期工程施工图阶段土壤电阻率测量工作于2008年10月2日至2008年10月24日期间进行。 南日岛风电厂前两期共投产19台风机，本期计划建设57台风机，总装机容量48.45MW，110kV升压站一座。 本次测量工作采用DZD-6A多功能直流电法仪测量，测量原理采用等极距四极对称法，极距分别为a=5、10、20、60、100m，大部分风机为测量至100m极距，局部因测量场地限制仅测量至40m 或60m极距。 本次测量工作布线按每风机一条测线，升压站按常规220kV变电站布线方式，四周四条线，对角两条线，共六条测线。本期总共完成测线63条。 本次测量遵循《电力工程物探技术规定》（DL/T5159-2002）。 2、仪器接线示意图 仪器接线示意图
3、原理及操作 等极距四极对称法，又称温纳装置，其做法是沿测线上的测点，分别打入电极，并用导线连接供电回路AB 和测量回路MN ，通过对AB 电极供电，使位于其中间的大地产生电场，测量MN 处产生的电位差及电流，通过以下公式计算出其电阻率。 测量原理示意图 I U K MN a ?=ρ ① a ρ——MN 间的等效土壤电阻率； MN U ?——MN 间的电位差； I ——MN 间的电流； K ——装置系数，对称四极法中a 2MN AN AM K ππ=?= DZD-6A 直流电法仪存在内在计算系统，测量前仅需输入极距a 后，则可直接测出结果。
最新高考实验专题：测量导体的电阻率---解析版
测导体的电阻率---解析版 1.（2017辽宁重点中学协作体5月模拟）某同学用图甲所示电路测量一段金属丝的电阻率，待测金属丝粗细均匀，阻值约为100Ω。备选器材如下： A．量程为5mA、内阻r1=50Ω的电流表 B．量程为0.6A、内阻r2=0.2Ω的电流表 C．量程为6V、内阻r3约为15kΩ的电压表 D．最大阻值为15Ω、最大允许电流为2A的滑动变阻器 E．定值电阻R1=5Ω F．定值电阻R2=500Ω G．电动势E=6V、内阻很小的直流电源 H．开关一个，导线若干 I．螺旋测微器，刻度尺 （1）该同学用螺旋测微器测量待测金属丝的直径如图乙所示，则螺旋测微器的示数 D= mm。 （2）为了能尽可能精确地测量该金属丝的电阻率，电流表应选用（填“A”或“B”），定值电阻应选用（填“E”或“F”）。 (3)电压表的示数记为U，所选用电流表的示数记为I，则该金属丝的电阻的表达式Rx= ；若用刻度尺测得待测电阻丝的长度为L，则其电阻率的表达式为ρ= （表达式中所用到的阻值必须用对应的电阻符号表示，不得直接用数值表示） 【参考答案】（1）5.898（3分），（2）.A E（2分）， (3). () () 11 11 R U Ir I r R - + （2分）， () () 2 11 11 4 D R U Ir LI r R π- + （2分） 【名师解析】（1）根据螺旋测微器读数规则，金属丝直径D=5.5mm+0.398mm=5.898mm。 2．（12分）（2016安徽合肥一模）为了精密测量一金属丝的电阻率：
（1）（6分）如图甲所示，先用多用表×1 Ω挡粗测其电阻为Ω，然后用螺旋测微器测其直径为 mm，游标卡尺测其长度为 cm。 （2）（6分）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：A．电压表V(量程3V，内阻约为15kΩ；量程l5V，内阻约为75 kΩ) B．电流表A(量程0.6A，内阻约为1Ω；量程3A，内阻约为0.2 Ω) C．滑动变阻器R1(0～5Ω，0.6 A) D．滑动变阻器R2(0～2000Ω，0.1 A) E．1.5V的干电池两节，内阻不计 F．电阻箱 G．开关S，导线若干 为了测多组实验数据，则上述器材中的滑动变阻器应选用（填“R1”或“R2”）。 请在虚线框内设计最合理的电路图并完成实物图乙的连线。 【参考答案】（1）（6分）8Ω（2分） 2.095mm（2分）5.015cm（2分） （2）（6分）R1。 【命题意图】本题考查多用电表读数、螺旋测微器和游标卡尺读数、电阻率测量学生实验电路设计、实物图连接、器材选择等。 图甲
半导体电阻率的测量
半导体电阻率的测量 半导体材料的电阻率，是判断材料掺杂浓度的一个主要参数，它反映了补偿后的杂质浓度，与半导体中的载流子浓度有直接关系。 最早用来测量电阻率P的方法是用一个已知尺寸的矩形样品来测量电阻尺，直接利用ρ=(V·S)／(I·L)得到电阻率，但对于半导体材料，这样测量的电阻率将包括一个不可忽略的接触电阻项。 金属探针与半导体相接触的地方有很大的接触电阻，这个电阻甚至远远超过半导体本身的体电阻。因此不能用直接法测量半导体材料的电阻率。常用的接触式测量半导体材料电阻率的方法主要有如下几种：两探针法；三探针法；四探针法；单探针扩展电阻法；范德堡法。在这篇文章中，我们将主要介绍各种测量半导体电阻率的方法。 （一）两探针法 两探针法的主要想法，是利用探针与体电阻直接接触，避免了与测试电阻的接触从而消除误差。试样为长条形或棒状，且视为电阻率均匀分布。 word 编辑版． 利用高阻抗的电压计测量电阻上的电压从而得到流过半导体的电流，再利用电压计测得半导体
上流过单位长度的电压压降，再测得长度L，从而得到ρ=（V*S）/(I*L)，S为试样表面积。（二）三探针法 三探针法适用于测量相同导电类型，低阻衬底的外延层材料的电阻率。该方法是利用金属探针与半导体材料接触处的反向电流．电压特性、测定击穿时的电压来获得材料电阻率的知识的。金半接触反向偏置时，外电压几乎全部降在接触处，空间电荷区中电场很大，载流子在电场作用下与晶格原子发生碰撞电离。随着外电场增加，发生雪崩击穿，击穿电压与掺杂浓度有关，具体关系由经验公式给出，再根据电阻率与杂质浓度的关系图线，从而可以得到材料的电阻率。 （三）四探针法 直线四探针法是用针距约为1毫米的四根探针同时压在样品的平整表面上，。利用恒流源给l、4探针通以一个小电流，然后用高输入阻抗的电位差计、电子毫伏计或数字电压表测量电压。 利用高阻值电压计测得2、3探针间的电压值， 为探针系数是常数，C=V*C/I。从而根据公式ρ23 四探针法比二探针则为流过半导体的电流大小。I法好，它可以测量样品沿径向分布的断面电阻率。
土壤电阻率测量步骤
四极法测量土壤电阻率的步骤 淮安供电公司市郊农电：葛进进 操作过程：20分钟，三个否决项 1、报告老师，询问极距a是多少？ 2、在操作纸上写出极距a，并算出接地埋深L=a/20。 3、选择仪器及工具、摇表（四端子）、四捆接线、尺、锤、接地棒、螺丝刀、计算器等。用粉笔在四个接地棒上画出接地埋深的标志（注意：从下向上画，距离为L） 4、检查仪表 ①外观检查，看有无破损、有无裂纹等； ②检查合格证：如没合格证，要报告老师，等允许后，方 可操作；（此处为否决项） ③来回转动各旋钮检查是否灵敏。 5、放线 ①将仪器和工具放在合适的地点，拿起二捆接线、尺、锤、接地棒，螺丝刀（原地只留下摇表和两捆线） ②由摇表向正前方走约16米，然后向正左方走约1.5a米，钉下第一个接地棒（注意，钉到刚才粉笔画到的标志处），并把螺丝刀穿过尺前的小圆环插入地下，然后抱着材料（除一捆接地线）拉开皮尺，向前走，大约走到3a米多，停下。 ③将皮尺拉紧拉直，轻轻放下，在3a米平行与第一接地棒的地方，钉下第二个接地棒，并放下二捆接地线。
④向回走，在皮尺刻度的2a米的平行与第一接地棒的地方，钉下第三个接地棒。 ⑤向回走，在皮尺刻度的a米的平行与第一接地棒的地方，钉下第四个接地棒。 ⑥到第一个接地棒处，将接地线的上小夹子，夹在接地棒上，向摇表方向放开接地线，不要绷紧，以防夹子脱落， ⑦把螺丝刀插在摇表前，从摇表处拿起一捆接地线，将有接线片的一端打活扣在螺丝刀上，向第四根接线棒放线。 ⑧按⑥和⑦的方法，放完其余两捆接地线，并检查四个小夹子是否夹牢。 6、接线 ①先打开短接片（此处为否决项）。方法：松开短接片旋钮，手由下向上一挑，即可打开短接片。 ②接四根连线。注意：不能交叉，接触要紧。 7、调零 将摇表放平，用螺丝刀将调零器调零，调零时，头要位于摇表正上方。 8、测量 ①将摇表倍率（里面的小旋钮）调到10R档，顺时针旋动RS电位器（外面的大旋钮）刻度盘到最大。 ②左手掌按住摇表，左手大姆指和食指捻住外面的大旋钮，右手顺时针方向慢慢摇到摇把，在摇动时，左手要迅速调节RS电位器（禁
2019版人教版高中地理选修3 1练习26第二课时实验伏安法测电阻和金属电阻率
第二章恒定电流 6 导体的电阻 第二课时实验：伏安法测电阻和金属电阻率 1. 在“测定金属的电阻率”的实验中，下列说法中正确的是 （）[来源:学斛#网] A .用伏安法测金属丝的电阻时，可米用电流表内接法[…] B.实验中应调节滑动变阻器，取得多组U和I的值，然后求出电阻平均值 C .应选用毫米刻度尺测整根金属丝的长度三次，然后求出长度平均值 D .实验中电流强度大小可不加要求 答案：B 2. 侈选）在“测定金属的电阻率”实验中，关于误差的下列说 法中正确的是（） A. 电流表采用外接法，将会使p测＞P真 B. 电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了金属丝分压的减小而引起测量误差 C .由P=兀4^U可知|、d、U、l中每一个物理量的测量都会引起p 的测量误差 D .由尸^4占可知对实验结果准确性影响最大的是直径d的测量
答案：CD 3. 在测定阻值较小的金属的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是（） A B C D 解析：金属的阻值较小，在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法，题干中要求实验中获得较大的电压调节范围，故滑动变阻器要采用分压式接法，D正确. 答案：D 4. 在测定金属的电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：R x（阻值约4 Q,额定电流约0.5 A）.… 电压表：V（量程3 V,内阻约3 k Q） 电流表：A i（量程0.6 A,内阻约0.2 Q； A2（量程3 A,内阻约0.05 Q） 电源：E i （电源电压为3 V）; E2（电源电压为12 V）. 滑动变阻器：R（最大阻值约20 Q ）. 螺旋测微器：毫米刻度尺. 开关S,导线. （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_______ m m.
高中物理测定金属的电阻率实验检测题
高中物理测定金属的电阻率实验检测题 1．(2019·天津高考)现测定长金属丝的电阻率。 (1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是________mm 。 (2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻R x 约为100 Ω，在方框中画出实验电路图，并标明器材代号。 电源E (电动势10 V ，内阻约为10 Ω) 电流表A 1(量程0～250 mA ，内阻R 1＝5 Ω) 电流表A 2(量程0～300 mA ，内阻约为5 Ω) 滑动变阻器R (最大阻值10 Ω，额定电流2 A) 开关S 及导线若干 (3)11A 2的读数为I 2，则这段金属丝电阻的计算式R x ＝________。从设计原理看，其测量值与真实值相比 (填“偏大”“偏小”或“相等”)。 解析：(1)d ＝20.0×0.01 mm ＝0.200 mm 。 (2)本题中测量金属丝的电阻，无电压表，故用已知内阻的电流表A 1充当电压表；由于A 1的内阻已知，因此A 2应采用外接法；由于电流表A 1的额定电压U A1＝I m R 1＝1.25 V ，比电源电动势小得多(或滑动变阻器的总电阻比待测电阻的阻值小得多)，故电路采用分压式接法，电路图如图所示。 (3)当电流表A 1、A 2读数分别为I 1、I 2时，通过R x 的电流为I ＝I 2－I 1，R x 两端电压U ＝I 1R 1，故R x ＝U I ＝ I 1R 1 I 2－I 1 ，不考虑读数误差，从设计原理看测量值等于真实值。 答案：(1)0.200(0.196～0.204均可) (2)见解析图 (3) I 1R 1 I 2－I 1 相等 2．(2019·江苏高考)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下： (1)螺旋测微器如图所示。在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动________(选填“A ”“B ”或“C ”)，直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。
9-用四极法测量计算土壤电阻率(整理)
操作考核评分标准(考评员用)
操作考核 (考评员评分用) 姓名准考证号操作开始时间结束时间
江苏省电力行业《农网配电营业工》职业技能鉴定 操作考核任务书 1．操作项目 用四极法测量计算土壤电阻率 2．操作时间 本项目作业时间20分钟 3．操作说明 （1）在指定的场地、设备上独立完成操作； （2）严格按测量要求和操作步骤进行测量操作； （3）准确读数，正确计算（计算完毕将记录纸写好姓名后交给考评员阅卷评分留存）；（4）时间到应立即停止操作,整理仪表和工器具离开操作场地。 （5）工作中发生严重违章操作，并造成后果，取消考核，该项目为零分。
用四极法测量计算土壤电阻率 （整理） 一、准备工作 工作服、安全帽、手套、计算器、笔。 二、选择仪表材料 1、ZC-8型接地摇表，4根测量绳，测量桩4根，锤子一把，皮尺一只，罗丝批一把。 2、外观检查，摇晃检查一下摇表，如有短接线还应将短接线拆除，轻摇接地摇表检查， 决不能在C1、P1、P2、C2开路的状态下摇动表手柄。 三、测量 1、取皮尺在同一水平线上按老师要求确定极间测量距离A的档距。 2、现场用尺量一下桩应埋深距离L，L=a/20，然后依次用锺子钉桩。 3、放测量线：一端夹在桩上，另一端引向摇表侧，（注意电压P1与P2为同一色线，电 流C1与C2为同一色线）。引线之间绝不能交叉缠绕。 4、打开摇表C2与P2之间的短路环，分别接上C1、P1、P2、C2引线。 5、将接地摇表用罗丝批调零。 6、旋动倍率开关，将倍率放至最大档*10，将调零旋钮调至最大10至中心线。 7、顺时针轻摇发电机手柄，如指针偏向右侧将倍率旋钮调小至*1，继续操作直至调至 *0.1档。 8、继续轻摇手柄，左手轻调调零旋钮，直至指针在中心线上不动，然后加速摇动手柄 达120转/分钟，期间仍可微调调零旋钮，直至指针最终固定在中心线上，约持续15秒后，再读取数据。 三答题 a=?米（极间距离） l=a/20=?厘米（桩埋深度） Rx=?欧姆（注意读取数据R*倍率） ρ=2παRx=?（欧姆`米） 拆除测量设施，收拾工具交还老师。
四探针测量金属薄膜电阻率
实验三（I）探针测量半导体或金属薄膜电阻率 一．实验目的 1.熟悉四探针测量半导体或金属薄膜电阻率的原理 2.掌握四探针测量材料电阻率的方法 二．实验原理 薄膜材料是支持现代高新技术不断发展的重要材料之一，已经被广泛地应用在微电子器件、微驱动器/ 微执行器、微型传感器中。金属薄膜的电阻率是金属薄膜材料的一个重要的物理特性,是科研开发和实际生产中经常要测量的物理特性，对金属薄膜电阻率的测量也是四端法测量低电阻材料电阻率的一个实际的应用，它比传统的四端子法测量金属丝电阻率的实验更贴近现代高新技术的发展。 直流四探针法也称为四电极法，主要用于半导体材料或超导体等的低电阻率的测量。使用的仪器以及与样品的接线如图3-1所示。由图可见，测试时四根金属探针与样品表面接触，外侧两根1、4为通电流探针，内侧两根2、3为测电压探针。由电流源输入小电流使样品内部产生压降，同时用高阻抗的静电计、电子毫伏计或数字电压表测出其他二根探针的电压即V23(伏)。 (a)仪器接线(b)点电流源(c)四探针排列 图3-1 四探针法测试原理示意图 若一块电阻率为ρ的均匀半导体样品，其几何尺寸相对于探针间距来说可以看作半无限大。当探针引入的点电流源的电流为I，由于均匀导体内恒定电场的等位面为球面，则在半径为r处等位面的面积为2πr2，电流密度为 j=I/2πr2(3-1)
根据电导率与电流密度的关系可得 E ＝2222r I r I j πρσπσ== (3-2) 则距点电荷r 处的电势为 r I V πρ2= (3-3) 半导体内各点的电势应为四个探针在该点形成电势的矢量和。通过数学推导可得四探针法测量电阻率的公式为： I V C r r r r I V 2313413241223)1111(2=+--?=-πρ (3-4) 式中，134 132412)1111(2-+--=r r r r C π为探针系数，单位为cm ；r 12、r 24、r 13、r 34分别为相应探针间的距离，见图3-1c 。若四探针在同一平面的同一直线上，其间距分别为S 1、S 2、S 3，且S 1=S 2=S 3=S 时，则 S I V S S S S S S I V ππρ2)1111(223133221123=++-+-?=- (3-5) 这就是常见的直流等间距四探针法测电阻率的公式。 为了减小测量区域，以观察电阻率的不均匀性，四根探针不—定都排成—直线，而可排成正方形或矩形，此时，只需改变计算电阻率公式中的探针系数C 。 四探针法的优点是探针与半导体样品之间不要求制备合金结电极，这给测量带来了方便。四探针法可以测量样品沿径向分布的断面电阻率，从而可以观察电阻率的不均匀情况。由于这种方法可迅速、方便、无破坏地测量任意形状的样品且精度较高，适合于大批生产中使用。但由于该方法受针距的限制，很难发现小于0.5mm 两点电阻的变化。 根据样品在不同电流（I ）下的电压值（V ）计算出该样品的电阻值及电阻率，例如某一种薄膜样品，在薄膜的面积为无限大或远大于四探针中相邻探针间距的时候，金属薄膜的电阻率ρ可以由以下式算出。
测量金属丝的电阻率(含答案)
测量金属丝的电阻率 一、实验题 1.在“测定金属的电阻率”的实验中，测定阻值约为3?6Ω的金属丝的电阻率，实验中所用的电压 表规格：量程0?3V、内阻3kΩ；电流表规格：量程0?0.6A、内阻0.1Ω；还有其他一些器材： (1)用螺旋测微器测得金属丝的直径，如图2所示，可知金属丝的直径d=______mm (2)需要通过实验直接测量的物理量有：____________________________________________(写出 名称和符号).电阻率的测量计算公式为ρ=______ 电流表、电压表的示数如图1所示．可计算出金属丝的电阻为______Ω． 2.在“测定金属的电阻率”的实验中，金属丝的阻值约为5Ω，某同学先用刻度尺测量金属丝的长度 l=50.00cm，用螺旋测微器测量金属丝直径时刻度位置如图1所示，再用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。 ①该电阻丝直径的测量值d=______mm； ②实验中能提供的器材有： A.电压表V1(量程0～3V，内阻约3kΩ) B.电压表V2(量程0～15V，内阻约15kΩ) C.电流表A1(量程0～3A，内阻约0.01Ω) D.电流表A2(量程0～0.6A，内阻约0.1Ω)
E.滑动变阻器R1(0～20Ω) F.滑动变阻器R2(0～500Ω) G.电源E(电动势为3.0V)及开关和导线若干 该同学从以上器材中选择合适的器材连接好电路进行测量，则电压表应选择______，电流表应选择______，滑动变阻器应选择______，(选填各器材前的字母)。要求在流过金属丝的电流相同情况下，电源消耗功率最小，并能较准确地测出电阻丝的阻值，实验电路应选用图2的______。 ③该同学建立U?I坐标系，如图3所示，图中已标出了与测量数据对应的五个坐标点，还有一 次测量的电压表和电流表示数如图4所示，请根据测量数据将坐标点补全，并描绘出U?I图线。 由图线数据可计算出金属丝的电阻为______Ω(保留两位有效数字)。设被测金属丝电阻为R，则该金属材料电阻率的表达式是_________(用题目给出的物理量符号表示)。 ④实验中使用的电流表内阻为R A，电压表内阻为R V，若考虑电流表和电压表内阻的影响，图3 中U?I图象中图线斜率k与该金属材料的电阻率ρ的关系是k=______(用题目给出的物理量符号表示)。 3.现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测圆柱体两端之间的电阻，用螺 旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度．螺旋测微器和游标卡尺的示数如图(a)和图(b)所示． (1)由上图读得圆柱体的直径为______mm，长度为______cm． (2)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表 示，则用测得的D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=______． 4.为了测量一精密金属丝的电阻率： Ⅰ.先用多用电表×1Ω挡粗测其电阻为______ Ω，然后用螺旋测微器测其直径为______ mm，游标卡尺测其长度是______ mm．
2019_2020学年新教材高中物理第11章电路及其应用实验：导体电阻率的测量教案新人教版必修第三册
3.实验：导体电阻率的测量 [学习目标] 1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的使用方法和读数方法。2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。3.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。 实验1 长度的测量及测量工具的选用 一、游标卡尺 1．原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少 1 mm 。 2．精度：对应关系为10分度0.1 mm,20分度0.05 mm,50分度0.02 mm 。 3．读数：若用x 表示由主尺上读出的整毫米数，K 表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x ＋K ×精度) mm 。 二、螺旋测微器 1．原理：测微螺杆F 与固定刻度B 之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm ，即旋钮D 每旋转一周，F 前进或后退0.5 mm ，而可动刻度E 上的刻度为50等份，每转动一小格，F 前进或后退0.01 mm ，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm 。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。 2．读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。 实验2 金属丝电阻率的测量 一、实验原理和方法 由R ＝ρl S 得ρ＝RS l ，因此，只要测出金属丝的长度l 、横截面积S 和金属丝的电阻R ，即可求出金属丝的电阻率ρ。
1．把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R ? ?? ??R ＝U I 。电路原理如图所示。 2．用毫米刻度尺测量金属丝的长度l ，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积S 。 3．将测量的数据代入公式ρ＝RS l 求金属丝的电阻率。 二、实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。 三、实验步骤 1．直径测定 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d ，计算出导线的横截面积S ＝πd 2 4 。 2．电路连接 按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。 3．长度测量 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l 。 4．U 、I 测量 把上图中滑动变阻器的滑动片调节到最左端，电路经检查确认无误后，闭合开关S ，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U 的值，记入表格内，断开开关S 。 5．拆去实验线路，整理好实验器材。
张焱森 半导体电阻率测量实验
半导体电阻率测量实验 201509064272 张焱森一、实验目的 通过用四探针法测量半导体晶片的电阻率，了解半导体材料的基本电学特性与材料中载流子浓度和迁移率的关系，掌握一种测量半导体材料的电阻率并进一步分析其掺杂浓度的实验研究方法。 二、实验原理 一、半导体电阻率及主要影响因素 半导体是一种导电能力介于导体和绝缘体之间的材料，固体材料按导电能力的分类见表3.2-1。完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体，其导电能力主要由材料的本征激发决定，通常电阻率偏大且很难调控其电学性质，因此本征半导体材料用途范围很小。 表3.2-1 材料按导电能力的分类 杂质与缺陷对半导体材料的性能有很大的影响，它们在很大程度上决定了半导体材料的电学性质，通过控制杂质的加入量即可控制半导体材料的导电性能。以硅为例，对于理想的单晶硅材料来说，它的晶体结构呈金刚石结构，每一个硅原子与相邻的四个原子之间共用电子形成共价键。对于这种理想结构的半导体材料，由于可以自由移动的电荷很少，因此导电性较弱。
图3.2-1 半导体材料硅的掺杂示意图 如果采用磷元素掺杂，一个磷原子取代硅原子在晶体中的位置，由于磷原子有5个价电子，形成1个多余的价电子和正电中心磷离子（见图3.2-1）。多余的价电子很容易挣脱正电中心的束缚进入导带，成为导电电子在晶格中自由运动。像磷这样的五价元素在硅中电离时，能够释放出导电电子并形成正电中心，称它们为施主杂质或N 型杂质。对掺有施主杂质的半导体材料，导电主要靠导带电子进行，这种半导体称为N 型半导体。 如果采用三价元素硼进行掺杂，将形成负电中心硼离子和一个空位。这个空位很容易从价带获得一个价电子成键，在价带中形成一个空穴。这种能从价带得到电子的杂质原子称为受主杂质或P 型杂质。对掺有受主杂质的半导体材料，导电主要靠空穴进行，这种半导体称为P 型半导体。 图3.2-2 300K 温度下硅半导体材料的电阻率与杂质浓度的关系曲线 电阻率ρ的大小决定于半导体载流子浓度n 和载流子迁移率μ：1/n q ρμ=， 其中q 为电子电荷，载流子浓度n 和载流子迁移率μ均与杂质浓度和温度有关，所以半导体电阻率随杂质浓度和温度而异。300K 温度下硅半导体材料的电阻率与杂质浓度的关系曲线如图 3.2-2所示。轻掺杂时（杂质浓度小于1016 cm -3），可以认为室温下杂质全部电离，载流子浓度近似等于杂质浓度，而迁移率随杂质的变化不大，可以认为是常数。因而电阻率随杂质浓
常见的几种电阻率测井方法
第七章 普通电阻率测井 普通电阻率测井是地球物理测井中最基本最常用的测井方法，它根据岩石导电性的差别，测量地层的电阻率，在井内研究钻井地质剖面。 岩石电阻率与岩性、储油物性、和含油性有着密切的关系。普通电阻率测井主要任务是根据测量的岩层电阻率，来判断岩性，划分油气水曾研究储集层的含油性渗透性，和孔隙度。 普通电阻率测井包括梯度电极系、电位电极系微电极测井。本章先简要讨论岩石电阻率的影响因素，然后介绍电阻率测井的基本原理，曲线特点及应用。 第一节 岩石电阻率与岩性储油物性和含油物性的关系 各种岩石具有不同的导电能力，岩石的导电能力可用电阻率来表示。由物理学可知，对均匀材料的导体其电阻率为： S L R r 其中L ：导体长度，S ：导体的横截面积，R ：电阻率仅与材料性质有关 由上式可以看出，导体的电阻不仅和导体的材料有关，而且和导体的长度、横截面积有关。 从研究倒替性质的角度来说，测量电阻这个物理量显然是不确切的，因此电阻率测井方法测量的是地层的电阻率，而不是电阻。 下面分别讨论一下影响岩石电阻率的各种因素： 一 岩石电阻率与岩石的关系 按导电机理的不同，岩石可分成两大类，离子导电的岩石很电子导电的岩石，前者主要靠连同孔隙中所含的溶液的正负离子导电；后者靠组成岩石颗粒本身的自由电子导电。 对于离子导电的岩石，其电阻率的大小主要取决于岩石孔隙中所含溶液的性质，溶液的浓度和含量等（如砂岩、页岩等），虽然其造岩矿物的自由电子也可以传导电流，但相对于离子导电来说是次要的，因此沉积岩主要靠离子导电，其电阻率比较底。 对于电子导电的岩石，其电阻率主要由所含导电矿物的性质和含量来决定。大部分火成岩（如玄武岩、花岗岩等）非常致密坚硬不含地层水，主要靠造岩矿物中少量的自由电子导电，所以电阻率都很高。如果火成岩含有较多的金属矿物，由于金属矿物自由电子很多，这种火成岩电阻率就比较底。 二 岩石电阻率与地层水性质的关系 沉积岩电阻率主要由孔隙溶液（即地层水）的电阻率决定，所以研究沉积岩的电阻率必须首先研究影响地层水电阻率的因素。 地层水的电阻率，取决于其溶解岩的化学成分，溶液含盐浓度和地层水的温度，电阻率与含盐浓度，及地层水的温度成正比，溶解盐的电离度越大，离子价越高，迁移率越大，地层水电阻率越小。也就是说岩石电阻率与地层水矿化度温度之间存在正比关系。 三 含水岩石电阻率与孔隙度的关系 沉积岩的导电能力主要取决于单位体积岩石中，孔隙体积（孔隙度）和地层水电阻率，孔隙度越大，地层水的电阻率越低，岩石电阻率就越低 实验证明，对于沉积岩
表面体积电阻率的标准测试方法
绝缘材料的直流电阻率或电导率的标准测试方法该标准发布在名为D 257的标准文件中；紧跟标准文件名称后的数字表示最初采用的年份，对于修订版本而言，表示最近一次修订的年份。括号里的数字表示最近一次通过审批的年份，上标ε表示自从最后一次修订或通过审批以来的编辑性的修改。 1、适用范围 1.1这些测试方法涵盖了直流绝缘电阻率、体积电阻率和表面电阻率的测量步骤。 通过试样、电极的几何尺寸和这些测量方法可以计算得到电绝缘材料的体积和表面电阻，同时也可以计算得到相应的电导率和电导。 1.2这些测试方法不适用测量适度导电的材料的电阻和电导。采用测试方法 D4496来表征这类材料。 1.3这个标准描述了测量电阻或电导的几种可替换的方法。最适合某种材料的测 试方法是采用适用于该材料的标准ASTM测试方法，而且这种标准测试方法定义了电压应力的极限值和有限的通电时间，以及试样的外形和电极的几何形状。这些单个的测试方法能更好的表示出结果的精度和偏差。 1.4测试步骤出现在下列部分中： 测试方法或步骤部分 计算13 测试仪器和方法的选择7 清洁固体试样10.1 试样的处理11 屏蔽电极的有限区域附录X2 电极系统 6 影响绝缘电阻或电导测量的因素附录X1 湿度控制11.2 液体试样和电池9.4 精度和偏差15 电阻或电导测量的步骤12 参考文件 2 报告14 取样8 意义和使用 5 试样安装10 测试方法总结 4 专业术语 3
绝缘材料表面、体积电阻或电导的测试试样9 典型测试方法附录X3 1.5 这个标准并没有列出与其应用相关的所有安全方面的考虑。使用该标准的用户需要建立适当安全、健康的操作规范和确立使用前监管限制的适用范围。 2、参考文件 2.1 ASTM标准 D150 电绝缘固体的交流损耗特性和介电常数的测试方法 D374 电绝缘固体的厚度的测量方法 D1169 电绝缘液体的电阻率的测试方法 D1711 与电绝缘体相关的术语 D4496 适度导电材料的直流电阻和电导的测试方法 D5032 通过水甘油溶液保持恒定相对湿度的做法 D6054 处理测试用电绝缘材料的方法 E104 通过水溶液保持恒定的相对湿度的做法 3、术语 3.1 定义——下列定义来自于术语D1711中，并被应用到本标准所使用的术语中。 3.1.1 电导，绝缘，n——两电极之间（或试样中）总的体积和表面电流与两电极间直流电压之比。 3.1.1.1 讨论——绝缘体的电导是其电阻的倒数。 3.1.2 电导，表面，n——两电极间（试样表面）的电流与两电极间的直流电压之比。 3.1.2.1 讨论——（一些体积电导不可避免的包含在实际的测量中）表面电导是表面电阻的倒数。 3.1.3 电导，体积，n——两电极间试样体积范围内的电流与两电极间直流电压之比。 3.1.3.1 讨论——体积电导是体积电阻的倒数。 3.1.4 电导率，表面，n——表面电导乘以试样的表面尺寸比（电极间的距离除以电极的宽度，这规定了电流路径），如果两电极位于正方形材料的对边上，表面电导率在数值上等于两电极间的表面电导。 3.1. 4.1 讨论——表面电导率用西门子来表示，通常为西门子/平方（正方形材料的尺寸与材料属无关）。表面电导率是表面电阻率的倒数。 3.1.5 电导率，体积，n——体积电导乘以试样的体积尺寸比（电极间的距离除以电极的截面积），如果电极位于单位立方体相对的面上，体积电导率在数值上等于两电极间的体积电导。
实验二半导体电阻率和方阻测量的研究
实验二 半导体电阻率和方阻测量的研究 一 、实验意义 电阻率是半导体材料的重要电学参数之一, 可以反映出半导体浅能级替位杂质浓度，薄层电阻是表征半导体掺杂浓度的一个重要工艺参数。测量电阻率与薄层电阻的方法很多，如二探针法、扩展电阻法等。而四探针法是目前广泛采用的标准方法，它具有操作方便，精度较高，对样品的几何形状无严格要求等特点。 二、实验目的 1、了解四探针电阻率测试仪的基本原理； 2、了解的四探针电阻率测试仪组成、原理和使用方法； 3、能对给定的物质进行实验，并对实验结果进行分析、处理。 三、实验原理 测 量 原理： 将四根排成一条直线的探针以一定的压力垂直地压在被测样品表面上，在 1、4 探针间通以电流 I(mA)，2、3 探针间就产生一定的电压 V(mV)(如图1)。测量此电压并根据测量方式和样品的尺寸不同，可分别按以下公式计算样品的电阻率、方块电阻、电阻： ` ①. 薄圆片(厚度≤4mm)电阻率： ?= I V ρ F （D/S ）╳ F （W/S ）╳ W ╳ Fsp Ω·cm …(1) 其中：D —样品直径，单位：cm 或mm ，注意与探针间距S 单位一致； S —平均探针间距，单位：cm 或mm ，注意与样品直径D 单位一致(四探针头合格证上的S 值)； W —样品厚度，单位：cm ，在F(W/S)中注意与S 单位一致； 图１.直线四探针法测试原理图
Fsp —探针间距修正系数(四探针头合格证上的F 值)； F(D/S)—样品直径修正因子。当D →∞时，F(D/S)=4.532，有限直径下的F(D/S)由附表B 查出： F(W/S)—样品厚度修正因子。W/S<0.4时，F(W/S)=1；W/S>0.4时，F(W/S)值由附表C 查出； I —1、4探针流过的电流值，选值可参考表5.2(第6页表5.2)； V —2、3探针间取出的电压值，单位mV ； ②. 薄层方块电阻Ｒ□： Ｒ□＝ ?I V F （D/S ）╳F （W/S ）╳ Fsp Ω/□ …(2) 其中：D —样品直径，单位：cm 或mm ，注意与探针间距S 单位一致； S —平均探针间距，单位：cm 或mm ，注意与样品直径D 单位一致(四探针头合格证上的S 值)； W —样品厚度，单位：cm ，在F(W/S)中注意与S 单位一致； Fsp —探针间距修正系数(四探针头合格证上的F 值)； F(D/S)—样品直径修正因子。当D →∞时，F(D/S)=4.532，有限直径下的F(D/S)由附表B 查出： F(W/S)—样品厚度修正因子。W/S<0.4时，F(W/S)=1；W/S>0.4时，F(W/S)值由附表C 查出； I —1、4探针流过的电流值，选值可参考表5.1(第6页表5.1)； V —2、3探针间取出的电压值，单位mV ； ①双面扩散层方块电阻Ｒ□ 可按无穷大直径处理，此时F(D/S)=4.532，由于扩散层厚度W 远远小于探针间距，故F(W/S)=1，此时 Ｒ□=4.532? I V ?Fsp ②单面扩散层、离子注入层、反型外延层方块电阻 此时F(D/S)值应根据D/S 值从附表C 中查出。另外由于扩散层、注入层厚度W 远远小于探针间距，故F(W/S)=1，此时有 Ｒ□＝ ?I V F （D/S ）?Fsp ③. 棒材或厚度大于 4mm 的厚片电阻率ρ： 当探头的任一探针到样品边缘的最近距离不小于 4S 时，测量区的电阻率为： C I V ?= ρ Ω·cm …(3) 其中：C ＝2πS 为探针系数，单位：cm (四探针头合格证上的C 值)； S 的取值来源于:1/S=（1/S1 +1/S3 –1/(S1+S3) –1/(S2+S3)），S1为(1-2)针、S2为(2-3)针、 S3 为(3-4)针的间距，单位：cm ； I —1、4探针流过的电流值，单位mA,选值可参考表5.2(第6页表5.2)； V —2、3探针间取出的电压值，单位mV ； ④. 电阻的测量： 应用恒流测试法，电流由样品两端流入同时测量样品两端压降。样品的电阻为： I V R = Ω …(3) 其中：I —样品两端流过的电流值，单位mA,选值可参考表5.2(第6页表5.2)； V —样品两端取出的电压值，单位mV ； 四、实验装置：