円盤形状の厚さ方向の低抵抗4端子測定法
- 円盤形状の厚さ方向の抵抗を4端子法で測定する方法について検討しています。
- 4端子法とは、抵抗測定において高精度な結果を得るための測定方法です。
- 4端子プローブの配置について、Forcehi-FloとSencehi-Sloをどのように配置すべきか迷っています。
- ベストアンサー
円盤形状の厚さ方向の低抵抗4端子測定法
- みんなの回答 (4)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
そこそこ確かな値を測定したいなら、適する4端子測定ジグを作りましょう。 サンプルを銅箔と銅の円柱(φ10)で挟み、全体をバイスのような機構を使って十分な圧力で密着させることが肝要と思います。 サンプルの抵抗値が低いので、相当に大きな電流を流さないと抵抗分に相当する電圧降下が精度よく測定することができません。 可能であれば、100A程度の電流容量のある電源装置を準備して電流を流し、サンプルの端面間に発生する電圧を銅箔を介して取り出して測定してください。
その他の回答 (3)
- ohkawa3
- ベストアンサー率59% (1342/2261)
回答(1)~(3)再出 最初に申し上げればよかったのかもしれませんが、貴殿がお使いになることを想定しているプローブについて構造や仕様などを承知しておりません。 文章で補足して頂きましたが、構造について十分に把握できないので、適否を回答できない状況です。 >サンプルをセンス端子(平たい端子)で挟み(銅泊のつもり)その上に >例えばCuやカーボンの導電テープ(銅のつもり)を貼っての上から >同じ平たい端子のフォース端子を当てて電流を流せば、接触抵抗の >低減は可能でしょうか? アルミ円板の厚さ方向の抵抗値を測定することについて、理想を追求する方向でコメントさせて頂きましたが、電流密度を均一化するジグの準備など、結構面倒な準備が必要です。 現実的なアプローチとして、最終的なアプリケーションにおいて、アルミ円板の抵抗値が、製品の特性にどのような影響を与えるかということに基づいて抵抗値を評価した方がいいのかもしれません。もう少し具体的に言えば、アルミ円板に流れる電流密度は均一ではなく、電流集中を起こすような電流経路の構造であれば、その状態を再現できるジグを使った方が適切かもしれません。
- ohkawa3
- ベストアンサー率59% (1342/2261)
素晴らしい測定器をお持ちとのことですので、異種材料の組み合わせによる接触電位に注意すれば、通電する電流はアンペアオーダーでもよさそうに思います。 しかし、厚さ方向の抵抗値をそれらしく測定したいならば、アルミ円板の面全体にわたって均一な電流密度で電流を流す仕掛け(ジグ)を準備する必要があります。前の回答の図に描いた、銅の固まり(円柱)がその役目を果たす部材です。 点接触で電流を流せば、電流密度は不均一・・・接触点近傍の電流密度だけが高くなります。その結果、測定される抵抗値は高い値になり、且つ安定に測定することが困難になります。 典型的な「接触抵抗」の問題ですね。 円板に流れる電流の分布を思い描くことができれば、課題をご理解いただけると思います。
補足
同じ面にフォース端子とセンス端子を当てるのは電流密度の点では良くないとイメージ出来ました。 では、サンプルをセンス端子(平たい端子)で挟み(銅泊のつもり)その上に例えばCuやカーボンの導電テープ(銅のつもり)を貼っての上から同じ平たい端子のフォース端子を当てて電流を流せば、接触抵抗の低減は可能でしょうか? 図示して頂いた構造を作るの難しいのでこの様に考えてみました、
- ohkawa3
- ベストアンサー率59% (1342/2261)
アルミの材質が純アルミに近いものであれば、抵抗率は、2.5e-8Ωm程度です。半径5mm、厚さ1mmの寸法から、厚さ方向の抵抗値を計算すると、0.32μΩ程度です。100Aの電流を流しても発生する電圧は32μV。 点接触するようなジグでは、厚さ方向の抵抗を測定することは無理です。
補足
ご丁寧なご回答有賀と御座います。 ご報告が遅れましたが、nanovoltmater2128Aを所有しています。これは、桁数的にはpVまであり測定精度的にはnVが測定できます。これを使うとAレベルの電流でも測定できる事になりますが、やはり、つなぎ方次第で値が変わります。
関連するQ&A
- 四探針測定法? 四端子測定法?
四探針測定法(四端子測定法?)について知りたいのですが、 そのことが載っている本が見つかりません・・・ このことが載っている本の題名、サイトなどがあれば教えて下さい。 お願いしますm(_ _)m
- 締切済み
- 物理学
- 4端子法_抵抗の測定
4端子法で、低抵抗の体積抵抗を測定したいと考えています。 4端子法の回路図などは分かるのですが、 具体的にどのような装置で測定すればよいかが分かりません。 テスターを改造して作れるものなのか、 それとも新たに4端子の測定器を用意しなければいけないのか…? 購入できるサイトなど、知っていれば教えていただきたいです。 よろしくお願い致します。
- 締切済み
- 物理学
- 4端子法の測定 実験エラー
導電性フィルムの表面抵抗を測定するために、四端子法での測定を行っています。 使用機器 デジタルマルチメーター Agilent34401A プローブヘッド signatone社製 表面抵抗が100 kohm/square程度のサンプルを測定しているのですが、 0.2 ohm (表面抵抗は0.2*4.532 ohm/square)程度の値が表示されます。 そのため、実験機器に根本的な問題があると考えています。 周りに詳しい人がいないため困っています。 どこを気をつければよいか、何から確認すればよいのか教えて頂けないでしょうか? よろしくお願いいたします。 <既に確認したこと> プローブの配線は確認済みです。 (プローブの左から赤→青→黒→緑)の順ですので、 添付の写真の配線で問題ないと思います。 抵抗端子を用いた簡易測定(4端子法)で、 1 ohm, 100 ohm, 1M ohm はきちんと測定されることを確認済みです。
- 締切済み
- 物理学
- 4探針法による測定
4探針法による半導体の電気的測定の仕方を知っていたら教えていただきたいです。 教科書を見ても抵抗率の測定法については載っているのですがそれと同じような方法でいけるのでしょうか? 接触抵抗がなくなってより精度の高い測定ができるらしいのですが先生の話を聞いてもいまいちわかりません。 やはり探針の間隔とかは一定でないとまずいのでしょうか? 探針の間隔は抵抗率を調べるときのみ一定で電気的特性(C-V、I―V)の測定のときは電圧測定と電流測定が分かれていればいいのですか? 電気回路については初心者なので詳しく教えていただけるとありがたいです。 よろしくお願いします。
- 締切済み
- その他(学問・教育)
- 四端子法での抵抗率測定について
問)ある厚さtの試料の表面に、4端子法で4つの端子を取付けた時、電流iと測定された電圧Vの値からその試料の抵抗率ρを求める という問題なのですが。 『断面積がSで、長さがLの抵抗の電気抵抗RはR=ρL/S』、という式をどのように用いてρを求めたら良いのかがわかりません。。 4つの端子は試料の表面に4つ横に並べて、両端を電流の端子、間の2つの端子を電圧の端子にして、電流を両端の端子に流して測定します。 わかっている値は、電圧端子と電流端子間の距離dと、試料の厚さtのみです。 どなたか解き方を教えて下さいm(_ _)mお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 抵抗測定4端子法と電圧発生源4端子法の違い
4端子法について、教えてください。抵抗測定時に電線等の存在する抵抗分をキャンセルする為に、4端子測定を行いますが、電圧発生源で行われる4端子法とは、方法は同じだと思いますが、考え方が微妙にちがうのでしょうか。電圧発生源の場合、ターゲットとする箇所で、指定した電圧を発生させたいために、センス側で電圧を読み、フィードバックしますが、センス側に抵抗成分があると、指定した電圧となりません。
- 締切済み
- 電気・電子工学
- タングステンカーバイトについて
抵抗の測定プローブとして、タングステンカーバイトを使っていると聞き、実際に加工業者に問い合わせたところ、「溶接はできない」といわれました。 そのプローブは溶接で接合されているようで、その加工屋さんはろう付けはできるが、溶接はできないとのことで困っています。 しかも、溶接するとすれば、本当にタングステンカーバイトなのか?と聞かれました。客先からタングステンカーバイトとしか聞いておらず、いろいろ調べてみたのですが、タングステンカーバイトにも種類がいくつかあるようです。 そうなると、なおのことどんなタングステンカーバイトなのか?が疑問ですが、やはり客先からはタングステンカーバイト・・・としか情報が出てきません・・・ ワークはウェーハです。(デバイスではありません) 測定用プローブのタングステンカーバイトとは、なにか規格で決まっているものなのでしょうか? プローブの使い方としては、4探針法の抵抗測定ではなく2探針での抵抗測定です。4探針ですと、各プローブメーカーがありますが、現在のテスト器は測定子が加工物になっています。
- ベストアンサー
- 金属
- 電導度測定法(4探針法)について疑問です。
電導度測定法の中で4探針法について勉強しております。 薄膜シートのを4探針法で測定する場合、R=(ρ/2πt)×ln2という式にR=V/2Iを代入することで,薄膜シートの抵抗率ρ=(πt/ln2)×(V/I)が求められます。しかし,実際にデジタルマルチメーターなどで抵抗を測定し,抵抗率を求めようとするときは,ρ=(πt/ln2)×(V/I)のV/Iを測定した抵抗値Rと考え代入します。つまりρ=(πt/ln2)×(V/I)=(πt/ln2)×Rと式を立てました。 そこで疑問なのですが,R=V/2Iは電圧プローブ間の抵抗となっているのですが,これはデジタルマルチメーターで表示されている抵抗値とは違う抵抗を指しているのでしょうか?
- ベストアンサー
- 化学
- 金(Au)およびAu合金の抵抗測定について
電気測定についてはかなり素人なので具体的な装置名などの 情報を頂ければと思います。 宜しくお願いします。 当方では 金(Au)ならびにその合金(φ10mm程度)および薄膜状のものの導電率を測りたい、と 考えております。 四探針法にて測らなければならない把握しているのですが、測定器は どれくらいのレンジのものを 選んだらよいのか 見当がつきません。また、抵抗測定器としての装置がほしい、とのことです。 (電流発生器と電圧読み取り器、それぞれは準備したくは無い、とのことです。) 何卒 情報を頂ければと思います。 試料形状は上記の通り 2種類です。 (1)AuあるいはAu合金のφ10mm程度の線材 (2)Au薄膜/厚さは0.2マイクロメーターで 2-3cm×2-3cmのサイズは取れる。) 測定は室温で行いたい、と考えております。 プローブ部分の加工はどのようにしたら宜しいのか情報を頂ければと思います。 宜しくお願い致します。 参考 Au 2.0マイクロΩ・cm(0℃)。
- 締切済み
- 物理学
お礼
大変遅くなりましたが、漸くご提案いただきました冶具に近いものが完成しました。 銅塊に小さな穴を開けそこに端子を差し込んで電流を流し銅箔部分をワニで挟んで測定できます。加圧は500Nまで可能です。ナノボルトメータがありますので電流は数Aでいけると思います。接触界面には放熱グリスを塗る事も考えています。また、サンプルはもう少し厚くする事にしました。
補足
最初はサンプルをセンス端子で挟んでその外側(上から)をフォース端子で挟んで電流を流してセンス端子の電位を測定していましたが、4端子測定では、フォース端子とセンス端子を分けてつなぐ事が基本と読んだ記憶がありますのせこの方法は止めました