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四探針電阻測(cè)量?jī)x

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更新時(shí)間：2025-02-23 11:21:18瀏覽次數(shù)：102次

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四探針電阻測(cè)量?jī)x

磁敏傳感器特性與閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)

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產(chǎn)品簡(jiǎn)介

環(huán)境溫度：5—+40oC；環(huán)境相對(duì)濕度：80%以下；供電電源：220±22V 50±1.5Hz；不應(yīng)受到劇烈震動(dòng)和機(jī)械沖擊；空氣中不應(yīng)含有足以腐蝕儀器的灰塵和雜質(zhì)；不應(yīng)受強(qiáng)的電磁場(chǎng)干擾；通風(fēng)條件良好。

詳細(xì)介紹

SB100A型磁性薄膜磁電阻率測(cè)量?jī)x是由本公司與北京科技大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院物理系共同構(gòu)思，并由本公司設(shè)計(jì)和制作。其有SB118型精密電壓電流源，SB119型直流穩(wěn)壓電源，PZ158A型直流電壓表以及SB120四探針亥姆霍茲線圈測(cè)試平臺(tái)四臺(tái)儀器構(gòu)成。可用于高校的物理教育實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)本測(cè)試儀可以進(jìn)一步了解磁性薄膜材料和磁電子學(xué)的一些基本概念和知識(shí)，了解目前廣泛應(yīng)用的多類磁電阻的基本概念以及用四探針?lè)▽?duì)磁性薄膜電阻和電阻率進(jìn)行測(cè)試及研究。由于本產(chǎn)品為組合式構(gòu)思，因此為儀表的多用途以及靈活性提供了方便。

四探針電阻測(cè)量?jī)x 1、使用條件：

（1）環(huán)境溫度：5—+40ºC；
（2）環(huán)境相對(duì)濕度：80%以下；
（3）供電電源：220±22V50±1.5Hz；
（4）不應(yīng)受到劇烈震動(dòng)和機(jī)械沖擊；
（5）空氣中不應(yīng)含有足以腐蝕儀器的灰塵和雜質(zhì)；
（6）不應(yīng)受強(qiáng)的電磁場(chǎng)干擾；
（7）通風(fēng)條件良好。

2、SB118型精密直流電壓電流源（詳見該產(chǎn)品使用說(shuō)明書）

（1）直流電壓源：輸出電壓范圍0~50V分20mV、200mV、2V、20V、50V五檔，每檔輸出電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)，分辨力為1µV，基本誤差為0.1%。

（2）直流電流源：輸出電流范圍0~200mA分20µA、200µA、2mA、20mA、200mA五檔，每檔輸出電流可連續(xù)調(diào)節(jié)，分辨力為1nA，基本誤差為0.03%。

3、SB119型直流穩(wěn)壓電源（詳見該產(chǎn)品使用說(shuō)明書）

（1）輸出電壓范圍：0-60V連續(xù)可調(diào)，基本誤差為0.1%

（2）額定負(fù)載電流為5A，為6A

4、PZ158A型數(shù)字電壓表（詳見該產(chǎn)品使用說(shuō)明書）

可測(cè)量0~1000V直流電壓具有200mV、2V、20V、200V、1000V五檔量程，分辨力為0.1µV，基本誤差為0.003%。

5、SB120四探針測(cè)試平臺(tái)（詳見該產(chǎn)品使用說(shuō)明書）

為磁性薄膜樣品，利用四探針測(cè)量方式測(cè)量其磁電阻和電阻率以及對(duì)磁電阻效應(yīng)進(jìn)行研究，提供了方便。

圖中：左下為SB119；左中為SB118；左上為PZ158A；右方為SB120。

使用方法：

預(yù)熱：打開SB118電流源、SD119穩(wěn)壓電源和PZ158A電壓表的電源開關(guān)，使儀器預(yù)熱30分鐘。

調(diào)整樣品小平臺(tái)：在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整樣品小平臺(tái)的高低（可用軸套固定高低位置），使樣品小平臺(tái)恰在兩個(gè)亥姆霍茲線圈中心，以保證樣品處于均勻磁場(chǎng)中。

放置被測(cè)樣品：首先擰動(dòng)四探針支架上的銅螺柱，松開四探針與小平臺(tái)的接觸，將樣品放置于小平臺(tái)上，然后再擰動(dòng)銅螺柱，使四探針的所有針尖同樣品薄膜有良好的接觸即可。

注意事項(xiàng)：

在擰動(dòng)四探針架上的銅螺柱時(shí)，用手扶住四探針架，不要讓四探針在樣品表面滑動(dòng)，以免探針的針尖滑傷薄膜。

在擰動(dòng)四探針支架上的銅螺柱時(shí)，不要擰得過(guò)緊，以免四探針的針尖嚴(yán)重刺傷樣品薄膜，只要四探針的所有針尖同樣品薄膜有良好的接觸即可。

聯(lián)機(jī)

將四探針的四個(gè)接線端子，分別正確地接入相應(yīng)的位置，即接線板上最外面的端子，對(duì)應(yīng)于四探針的最外面二根針，應(yīng)接入SB118電流源的電流輸出孔上，而接線板上內(nèi)側(cè)的二個(gè)端子，對(duì)應(yīng)于四探針的內(nèi)側(cè)的二根針應(yīng)接在PZ158A電壓表的輸入孔上，再將二只相同類型的亥姆霍茲線圈的引出線頭尾相串聯(lián)后接入SB119穩(wěn)壓電源上。如下圖四探針?lè)y(cè)量鐵磁金屬薄膜電阻率的原理圖。

注意：在聯(lián)接SB118電流源前，應(yīng)先將其電流輸出調(diào)節(jié)到零，在聯(lián)接SB119電壓源時(shí)也將電壓輸出調(diào)至零，PZ158A可選擇在0.2V或2V量程。

四探針電阻測(cè)量?jī)x

四探針測(cè)量鐵磁薄膜磁電阻原理圖

測(cè)量

使用SB118電流源部分，選擇合適的電流輸出量程，以及適當(dāng)調(diào)節(jié)電流（粗調(diào)及細(xì)調(diào)），在樣品上施加一個(gè)與磁場(chǎng)平行的恒定電流，即調(diào)節(jié)SB119的輸出，使磁場(chǎng)從零慢慢增大，可以在PZ158A上測(cè)量出樣品在不同磁場(chǎng)下的電壓值，直到磁電阻不再增加（即達(dá)到飽和為止）：再將磁場(chǎng)慢慢降為零，再測(cè)量不同磁場(chǎng)下對(duì)應(yīng)的電壓值。然后，可讓磁場(chǎng)反向，重復(fù)以上操作。最后還可在樣品上施加一個(gè)與磁場(chǎng)有一定角度如垂直的恒定電流，重復(fù)以上操作。

注意：

在切換電流量程時(shí)，應(yīng)先將電流輸出調(diào)至近零，以免造成電流對(duì)樣品的沖擊。

在選擇電流時(shí)，對(duì)某些樣品，的電流值對(duì)應(yīng)的電壓值一般不超過(guò)5mV，流過(guò)樣品薄膜的電流太大，導(dǎo)致樣品發(fā)熱，從而影響測(cè)量。

在某一電流值下，測(cè)量電壓時(shí)，可分別測(cè)量正反向電壓。（通過(guò)接下電流源的正向或反向按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)），再取其大小的平均值。

調(diào)換被測(cè)樣品時(shí)，一定要把SB118電流源的電流調(diào)為零

在調(diào)節(jié)SB119時(shí)，應(yīng)保證磁場(chǎng)線圈電流調(diào)節(jié)的單調(diào)性。

計(jì)算：

根據(jù)樣品在不同電流（I）下的電壓值（V）計(jì)算出該樣品的電阻值及電阻率，例如某一種磁性薄膜樣品，在薄膜的面積為無(wú)限大或遠(yuǎn)大于四探針中相鄰探針間距的時(shí)候，金屬薄膜的電阻率ρF可以由以下式算出。

式中：d為樣品薄膜的膜厚，I是流經(jīng)薄膜的電流即SB118輸出的電流，V是電流流過(guò)薄膜樣品時(shí)產(chǎn)生的電壓即PZ158A上顯示的電壓。

在將測(cè)量時(shí)所提供給亥姆霍茲線圈電流換算為相應(yīng)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)后就可以分別將磁場(chǎng)與電流平行以及磁場(chǎng)與電流垂直時(shí)測(cè)得的電壓隨磁場(chǎng)的變化值計(jì)算出磁性薄膜樣品在不同磁場(chǎng)下的電阻及電阻率。并也可畫出各隨磁場(chǎng)變化的曲線。（參見參考資料）

擴(kuò)展使用：由于本儀器采用的為組合式構(gòu)思，因此每臺(tái)儀器都具有其獨(dú)立性，故可方便地使每臺(tái)儀器能實(shí)現(xiàn)多種用途。

例：PZ158A本身就是一臺(tái)6½位的高精度電壓表，可用于多個(gè)領(lǐng)域。SB118既可作為一臺(tái)可調(diào)的電壓源輸出，又可作為一臺(tái)可調(diào)的恒流源輸出。SB119可單獨(dú)作為一臺(tái)穩(wěn)壓電源用。

成套性

隨同每臺(tái)產(chǎn)品一起供應(yīng)的技術(shù)文件有：

（1）使用說(shuō)明書1份；（2）產(chǎn)品合格證1份。

2、本產(chǎn)品由以下4臺(tái)產(chǎn)品組成：

（1）SB118型精密直流電壓電流源1臺(tái)；（2）PZ158A型直流數(shù)字電壓表1臺(tái)；

（3）SB120/1四探針樣品平臺(tái)1臺(tái)；（4）SB119型直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)。

保管及使用期限

儀器應(yīng)存放在環(huán)境溫度為5—40ºC，相對(duì)濕度80%以下，在空氣中不含以引起腐蝕的氣體或有害雜質(zhì)。

在用戶遵守保管、安裝、運(yùn)輸和使用規(guī)則的條件下，從制造廠發(fā)貨日期起12個(gè)月內(nèi)，產(chǎn)品因制造質(zhì)量不良而發(fā)生損壞或不能正常工作時(shí)，制造廠應(yīng)負(fù)責(zé)免費(fèi)為用戶修理產(chǎn)品或更換零件。