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材料的低温物性与测试技术 一、电阻测量方案 HP34401型台式万用表无热电势开关 HP34401型台式万用表 无热电势开关 恒流源 伏特表 标准电阻 样品1 样品2 样品3 (温度计) 恒温块 真空室 小型制冷机 (GM-5型) 卷烟纸 （保证热接触和电绝缘） 实验装置及基本测量线路图 实验装置及基本测量线路图 2.实验步骤: 样处理与电极制作:将试样切成长方形的薄条，上、下两面磨平。在每个样品的一面制作四根电极引线，电极的制作可采用真空镀膜（银膜或铝膜）、铟压或银胶（注：这里采用银胶法）。若需要计算样品的电阻率，需记录样品的几何参数。 安装样品：将接有引线的试样的另一面涂上少量低温胶，通过卷烟纸（另一面也涂有少量低温胶）贴到恒温块上。同时可安装三个样品。通过卷烟纸和低温胶可保证试样与恒温块有良好的热接触和电绝缘。然后将电极引线与测量引线一一焊接，并记录好引线的标号。 建立测试线路：熟悉仪器，检查所有接线，包括每一个样品的电流、电压引线，温度计引线等，确认哪些该通，哪些不该通，哪些有阻值等等。 在室温下进行测量，确认整个恒温器系统和测试线路能够正常运行。将恒温室密封，抽真空，再进行一次测量。 降温与升温：启动制冷机，可以在降温过程中观察现象。关掉制冷机开关，温度升高至室温，此过程进行数据测量，并记录下来。电阻数值可直接由台式万用表读出。 实验数据处理：温度数值可由标准电阻阻值确定。由样品电阻和温度数据给出R-T实验曲线。 结果讨论：结合实验结果讨论半导体、金属和合金材料的电阻率与温度的关系有何不同，并说明导致不同的原因（实验报告：每组一份！）。 二、样品电极制备 1．样品清洗 1）将样品放如入丙酮溶液的玻璃容器内进行超声清洗5分钟； 2）再将样品放入盛有HF溶液的塑料容器内中浸泡10分钟，取出后用去离子水清洗，烘干后待用。 2．电极制备 1）将香少许香蕉水（或丙酮）倒入放有导电银胶的玻璃容器内，使干燥的导电银胶溶解成糊状以待用； 2）取四根铜丝，每根铜丝两头用小刀或砂纸去掉漆包漆； 3）用牙签蘸少许导电银胶将铜丝固定在样品上，烘干后样品电极即制备完成。 4）最后将每根铜丝电极的另一头焊接在相应的金属电极上，用万用表测量电极连接情况。 实验数据处理和分析： 由实验的铑铁温度计的电阻与温度的关系查表得到各点温度值并与待测的金属、半导体和合金的电阻做出R-T关系曲线，实验数据和作图附在最后，由图像观察到金属的电阻随温度的下降而下降，并呈现良好的线性关系，而半导体与合金的电阻随温度的下降而上升。 由于半导体和合金电阻率主要由载流子浓度决定，而载流子浓度随温度上升而增加，故电阻率减小。 金属电阻主要由自由电子决定，温度升高自由电子数目增加，故电阻率增加 实验误差的分析： 1.有于降温速度过快而造成测量的不准确，这应该是降温曲线和升温曲线不完全重合的主要原因 2.测量这几个电阻有先后顺序，期间温度发生了变化 3.仪器反应的时间（数据由跳动到逐渐稳定）需要一定时间，也就是说四个电阻的测量不可能完全同步 4.温度变化引起电阻接线的不稳定 思考题： 1．给出两种获得低温的方法，并简述它们的原理。 使用液氮或液氦直接降温，利用了低温液体汽化吸热的性质 使用稀释制冷机，利用了液氦的超流性质 2.低温下对低电势或小电阻的直流测量应注意哪些问题？如何处理？ 对于电表精度的选取，由于电阻很小，在通以小电流的情况下电压值会很小。 电阻的制作，接触点的接触要保持良好和稳定