导电聚合物薄膜电阻率测量系统的设计

2011-06-02 14:56:58来源: 互联网

0 引言
    导电聚合物材料的电学特性是通过掺杂来控制其电阻率来改变的。因此精确测量导电聚合物的电阻率具有重要意义。半导体工业中普遍使用四探针测量仪测量无机半导体材料的电阻率。而导电聚合物属于有机半导体材料,导电机理不同,且电阻率区间跨度较大(为10-3~1010Ω·cm)。使用四探针测量仪无法满足应用要求。目前,进行较高电阻率测量时可以按照国标(GB3048.3—83)方法搭建测量电路。但是,该方法对样品的外形有严格要求,电路搭建费时、耗力;激励电压大小难于掌控,电压过小影响测量精度,电压过大会导致较大的电流,可能影响样品特性,且过高的电压危险性很大。为了避免压片、塑型等前处理过程,也为了在宽范围内准确、安全地测量,这里进行了必要的改进。

1 测量原理
1.1 四探针电阻测量法
    四探针法可以减小接触电阻和导线电阻的影响。采用恒压激励信号Vs代替原本在1和4探针间的恒流信号。如图1所示。

b.JPG


    通过样品的电流:
  a.JPG
    式中:Rw为导线电阻;Rct为针脚(1,4)接触电阻;R14为样品电阻。
    为了求得样品电流I,需要通过其他途径得到总电阻Rx。在此引入比率测量法。如图2所示。
c.JPG
    式中:Vin为输入的基准参考电压(对应图2中的Vs);Vout为放大电路的输出电压;Rf为反馈电阻。
1.2 测量的分辨率
    电阻测量的理论分辨率:
    e.JPG
    当Vin和Rf恒定时,分辨率随着待测样品电阻率的增加而急剧减小。通过以下方式实现在全量程范围内都保持较高的分辨率:
    (1)在测量较大的Rx时配给较大的Rf;
    (2)改变激励信号的电压值。
    通过程控放大技术,按照电阻值范围设计了不同的档位,并针对档位选择了不同的激励信号电压值,对应关系见表1。

[1] [2] [3] [4]

关键字:电阻率  四探针  比率测量法  导电聚合物薄膜

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0602/article_2576.html
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