Laboratoria z

Materiałoznawstwa Elektrotechnicznego i Mechatronicznego.

Ćwiczenie nr 7

„Pomiary rezystywności powłok na podłożach izolacyjnych metodą van der Pauwa.”

Wydział Elektryczny kier. Mechatronika Sekcja 3

Łatwis Klaudia Białoń Piotr Danisz Denis Gowik Mariusz Kasprowicz Przemysław

Gliwice 2013r.

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było poznanie metody van der Pauwa do pomiarów rezystywności powłoki lub folii wykonanej z materiału przewodzącego lub półprzewodnikowego, pokrywającej podłoże izolacyjne. Przeprowadzono pomiary rezystywności powłok wykorzystując specjalistyczne stanowisko pomiarowe VPD, którego schemat został przedstawiony na rys. 1.

Rys. 1: Schemat stanowiska pomiarowego

1. Przebieg ćwiczenia:

Sekcja za zadanie miała zmierzyć rezystywność próbki umieszczonej pod sondami ostrzowymi za pomocą stanowiska pomiarowego. Stanowisko obsługiwane przez program w pamięci komputera klasy PC wykonywał pomiary rezystywności i wyświetlał na monitorze wyniki badań. Zostały wykonane dwie serie pomiarów dla każdej z nastaw kalibracji. Kalibracja była zwiększana co 20 μA

od 20μA do 100 μA.

Wyniki oraz ich analiza zostały przedstawione w punkcie 3.

1. Wyniki oraz analiza obliczeń:

Poniżej zostały przedstawione wyniki badań rezystywności i przykłady obliczeń.

Tabela1: Wyniki badań.

Aby obliczyć rezystancję R_12,34, R_23,41, R_34,12, R_41,23 należy skorzystać z prawa Ohma według wzoru poniżej:

(1)

Przykład obliczenia R został przedstawiony poniżej:

Powyżej obliczono R_12,34 dla dodatniego kierunku przepływu prądu. Poniżej w tabeli 2 zostały przedstawione wyniki obliczeń R dla obu kierunków przepływu prądu.

Tabela 2: Wyniki obliczeń rezystancji przy przepływie prądu w kierunku dodatnim.

W tabeli nr 3 przedstawiono wyniki obliczeń rezystancji przy przepływie prądu w kierunku ujemnym.

Tabela 3: Wyniki obliczeń rezystancji przy przepływie prądu w kierunku ujemnym.

Kolejnym krokiem było obliczenie rezystywności średniej ze względu na kierunek przepływu prądu. W tym celu skorzystano z wzoru (2), (3) i (4).

(2)

(3)

(4)

Wyniki obliczeń rezystywności średniej dla obu kierunków przepływu prądu przedstawiono w tabelach 4, 5, 6, i 7 oraz przedstawiono przykład obliczeń.

Wynikiem jest :

W analogiczny sposób należało postąpić w przypadku obliczenia . Następnie należało skorzystać z wzoru (4) i w ten sposób otrzymano wynik rezystywności dla obu kierunków przepływu prądu.

Tabela 4: Wyniki obliczeń rezystywności a i b dla dodatniego kierunku przepływu prądu.

Tabela 5: Wyniki obliczeń rezystywności a i b dla ujemnego kierunku przepływu prądu.

	pśr +
20	0,00137409
40	0,001345062
60	0,001315782
80	0,001307999
100	0,001298126

Tabela 6: Wyniki obliczeń rezystywności średniej dla dodatniego kierunku przepływu prądu.

Tabela 7: Wyniki obliczeń rezystywności średniej dla ujemnego kierunku przepływu prądu.

Kolejnym krokiem było obliczenie rezystywności dla próbki pod względem nastaw kalibracji od 20μA do 100μA co 20μA. Aby wykonać to obliczenie posłużono się wzorem (5).

(5)

Poniżej przedstawiono przykład obliczenia oraz w tabeli 8 wyniki obliczeń rezystywności dla odpowiednich nastaw kalibracji.

Tabela 8: Wyniki rezystywności dla badanej próbki pod względem odpowiednich nastaw kalibracji.

Na wykresach 1, 2 i 3 zostały przedstawione zależności .

Wykres 1: wykres zależności ρ+(I), gdzie I = I_12,34

Wykres 2: wykres zależności ρ-(I), gdzie I = I_12,34

Wykres 3: wykres zależności ρ(I), gdzie I = I_12,34

1. Wnioski:

• Metoda van der Pauwa pozwala na wyznaczenie rezystywności materiału w zależności od kierunku przepływu prądu.

• Przy wykonywaniu ćwiczenia kalibracja podlegała zmianie co 20μA w przedziale od 20μA do 100μA.

• Do przeprowadzenia badania wykorzystano próbkę o grubości 3 µm.

• Na wykresach zależności ρ+(I) i ρ-(I) można zaobserwować, że charakterystki są podobne pod wzgldem przebiegu.

• Wykres zależności ρ(I) przedstawia jak wygląda charakterystyka rezystywności w funkcji prądu.

• Wartości prądu I_12,34 w obu kierunkach przepływu tego prądu są takie same dla wszystkich nastaw kalibracji od 20μA do 100μA przestawianych co 20μA.