材料的低溫物性與測(cè)試技術(shù)

1、材料的低溫物性與測(cè)試技術(shù)一、電阻測(cè)量方案HP34401型臺(tái)式萬(wàn)用表無(wú)熱電勢(shì)開(kāi)關(guān)恒流源 伏特表標(biāo)準(zhǔn)電阻 樣品1 樣品2 樣品3(溫度計(jì))恒溫塊真空室小型制冷機(jī)(GM-5型)卷煙紙（保證熱接觸和電絕緣）1.實(shí)驗(yàn)裝置及基本測(cè)量線路（采用四引線方法）：實(shí)驗(yàn)裝置及基本測(cè)量線路圖2.實(shí)驗(yàn)步驟:樣處理與電極制作:將試樣切成長(zhǎng)方形的薄條，上、下兩面磨平。在每個(gè)樣品的一面制作四根電極引線，電極的制作可采用真空鍍膜（銀膜或鋁膜）、銦壓或銀膠（注：這里采用銀膠法）。若需要計(jì)算樣品的電阻率，需記錄樣品的幾何參數(shù)。安裝樣品：將接有引線的試樣的另一面涂上少量低溫膠，通過(guò)卷煙紙（另一面也涂有少量低溫膠）貼到恒溫塊上。同時(shí)可

2、安裝三個(gè)樣品。通過(guò)卷煙紙和低溫膠可保證試樣與恒溫塊有良好的熱接觸和電絕緣。然后將電極引線與測(cè)量引線一一焊接，并記錄好引線的標(biāo)號(hào)。建立測(cè)試線路：熟悉儀器，檢查所有接線，包括每一個(gè)樣品的電流、電壓引線，溫度計(jì)引線等，確認(rèn)哪些該通，哪些不該通，哪些有阻值等等。在室溫下進(jìn)行測(cè)量，確認(rèn)整個(gè)恒溫器系統(tǒng)和測(cè)試線路能夠正常運(yùn)行。將恒溫室密封，抽真空，再進(jìn)行一次測(cè)量。降溫與升溫：?jiǎn)?dòng)制冷機(jī)，可以在降溫過(guò)程中觀察現(xiàn)象。關(guān)掉制冷機(jī)開(kāi)關(guān)，溫度升高至室溫，此過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，并記錄下來(lái)。電阻數(shù)值可直接由臺(tái)式萬(wàn)用表讀出。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：溫度數(shù)值可由標(biāo)準(zhǔn)電阻阻值確定。由樣品電阻和溫度數(shù)據(jù)給出R-T實(shí)驗(yàn)曲線。結(jié)果討論：結(jié)合實(shí)驗(yàn)

3、結(jié)果討論半導(dǎo)體、金屬和合金材料的電阻率與溫度的關(guān)系有何不同，并說(shuō)明導(dǎo)致不同的原因（實(shí)驗(yàn)報(bào)告：每組一份?。?。二、樣品電極制備1樣品清洗1）將樣品放如入丙酮溶液的玻璃容器內(nèi)進(jìn)行超聲清洗5分鐘；2）再將樣品放入盛有HF溶液的塑料容器內(nèi)中浸泡10分鐘，取出后用去離子水清洗，烘干后待用。2電極制備1）將香少許香蕉水（或丙酮）倒入放有導(dǎo)電銀膠的玻璃容器內(nèi)，使干燥的導(dǎo)電銀膠溶解成糊狀以待用；2）取四根銅絲，每根銅絲兩頭用小刀或砂紙去掉漆包漆；3）用牙簽蘸少許導(dǎo)電銀膠將銅絲固定在樣品上，烘干后樣品電極即制備完成。4）最后將每根銅絲電極的另一頭焊接在相應(yīng)的金屬電極上，用萬(wàn)用表測(cè)量電極連接情況。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析

4、：由實(shí)驗(yàn)的銠鐵溫度計(jì)的電阻與溫度的關(guān)系查表得到各點(diǎn)溫度值并與待測(cè)的金屬、半導(dǎo)體和合金的電阻做出R-T關(guān)系曲線，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和作圖附在最后，由圖像觀察到金屬的電阻隨溫度的下降而下降，并呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，而半導(dǎo)體與合金的電阻隨溫度的下降而上升。由于半導(dǎo)體和合金電阻率主要由載流子濃度決定，而載流子濃度隨溫度上升而增加，故電阻率減小。金屬電阻主要由自由電子決定，溫度升高自由電子數(shù)目增加，故電阻率增加實(shí)驗(yàn)誤差的分析：1.有于降溫速度過(guò)快而造成測(cè)量的不準(zhǔn)確，這應(yīng)該是降溫曲線和升溫曲線不完全重合的主要原因2.測(cè)量這幾個(gè)電阻有先后順序，期間溫度發(fā)生了變化3.儀器反應(yīng)的時(shí)間（數(shù)據(jù)由跳動(dòng)到逐漸穩(wěn)定）需要一定時(shí)間，也就是說(shuō)四個(gè)電阻的測(cè)量不可能完全同步4.溫度變化引起電阻接線的不穩(wěn)定思考題：1給出兩種獲得低溫的方法，并簡(jiǎn)述它們的原理。使用液氮或液氦直接降溫，利用了低溫液體汽化吸熱的性質(zhì)使用稀釋制冷機(jī)，利用了液氦的超流性質(zhì)2.低溫下對(duì)低電勢(shì)或小電阻的直流