Введение

Важно понимать, как удельное электрическое сопротивление (или проводимость) соотносится с реальными геологическими свойствами земли. Ниже приведены вопросы, на которые он может помочь ответить:

• Если интерпретация геофизических исследований предполагает наличие 10-метрового слоя перекрывающих пород с удельным сопротивлением 11000 Ом · м, лежащего на «фундаменте» с удельным сопротивлением 140 Ом · м, какие геологические материалы будут соответствовать этим двум слоям с разным удельным сопротивлением?
• Что, если бы профиль удельного сопротивления, собранный над рудным телом в Австралии, показал кажущихся удельных сопротивлений в диапазоне от 40 до 600 Ом-м, в то время как анализ керна скважин показал, что истинное объемное удельное сопротивление находится в диапазоне от 80 до> 1000 Ом-м.Согласованы ли эти результаты и указывают ли они на присутствие экономичного рудного тела?
• Если объемное удельное сопротивление глубоко заглубленного песчаника составляет 1000 Ом-м, можно ли получить подробную информацию о матрице (единицах породы, в которых находятся флюиды) и / или удельном сопротивлении флюидов? Это представляет особый интерес для гидрогеологии, разведки нефти и газа и исследований окружающей среды (загрязняющих веществ).

В этой главе электрические свойства геологических материалов обсуждаются отдельно для металлических минералов, горных пород, почв и электролитов (грунтовых жидкостей).

Что такое сопротивление

Электропроводность (или удельное сопротивление) — это объемное свойство материала, описывающее, насколько хорошо этот материал позволяет электрическим токам проходить через него.

• Сопротивление — это измеренное напряжение, деленное на ток. Это закон Ома. Сопротивление изменится при изменении геометрии измерения или объема материала. Следовательно, это НЕ физическое свойство.
• Удельное сопротивление — это сопротивление на единицу объема.Рассмотрим ток, протекающий через единичный куб материала, показанный справа: удельное сопротивление определяется как напряжение, измеренное на длине единичного куба (вольт на метр или В / м), деленное на ток, протекающий через площадь поперечного сечения единичного куба (амперы на квадратный метр, или А / м ² ). Это дает единицы Ом-м ² / м или Ом-м. Греческий символ ро, часто используется для обозначения удельного сопротивления.
• Электропроводность , часто обозначаемая с помощью сигмы, является обратной величиной удельного сопротивления: = 1 /.Электропроводность указывается в единицах Сименс на метр или См / м. Единицы миллисименс на метр (мСм / м) часто используются для малых значений проводимости; 1000 мСм / м = 1См / м. Итак, 1 мСм / м = 1000 Ом-м, поскольку удельное сопротивление и проводимость обратно пропорциональны.

Электропроводность материалов Земли варьируется на многие порядки. Это зависит от многих факторов, в том числе от типа породы, пористости, связности пор, природы флюида и содержания металлов в твердой матрице.На следующем рисунке показан очень приблизительный диапазон проводимости горных пород и минералов.

Рисунок 2.

Напоминание об этом разделе описывает факторы, влияющие на электрическую проводимость минералов, горных пород, флюидов в земле, почв

Электропроводность металлических минералов

Металлические рудные минералы относительно редко встречаются по сравнению с другими материалами земной коры. Однако они часто становятся целью разведки полезных ископаемых.Даже в небольших количествах они могут существенно повлиять на объемное удельное сопротивление геологических материалов. Большинство металлических рудных минералов являются электронными полупроводниками. Их удельное сопротивление ниже, чем у металлов, и сильно варьируется, потому что включение примесных ионов в конкретный металлический минерал имеет большое влияние на удельное сопротивление. Например, чистый пирит имеет удельное сопротивление около 3х10 ^-5 Ом · м, но добавление небольших количеств меди может увеличить удельное сопротивление на шесть порядков до 10 Ом · м.Свойства электропроводности некоторых важных минералов можно резюмировать следующим образом:

• Пирротин (FeS) неизменно является высокопроводящим минералом.
• Графит (C) — настоящий проводник, как металл (т.е.не полупроводник, как рудные минералы), и очень проводящий даже в очень низких концентрациях. Он также является платным (другое физическое свойство — см. Отдельную главу о заряжаемости), и его, как известно, трудно отличить от металлических рудных минералов.
• Пирит (FeS ₂ ) является наиболее распространенным сульфидом металлов и имеет самую изменчивую проводимость. Его проводимость обычно выше, чем у пористых пород.
• Галенит (PbS) и магнетит (Fe ₃ O ₄ ) являются проводящими минералами, но гораздо менее проводящими, как руда, из-за их рыхлой кристаллической структуры.
• Другие проводящие минералы включают борнит (CuFeS ₄ ), халькоцит (Cu ₂ S), ковеллит (CuS), ильменит (FeTiO ₃ ), молибденит (MoS _2). ), а также минералы марганца , холандит и пиролюзит .
• Гематит и цинковая обманка обычно почти изоляторы.

Хотя металлические минералы (особенно сульфиды) могут быть проводящими, есть по крайней мере две причины, по которым залежи этих минералов с содержанием руды могут быть не такими проводящими, как ожидалось.

• Сульфидные месторождения могут быть рассеченными, или массивными. В первом типе минерал присутствует в виде мелких частиц, рассеянных по всей матрице, а во втором минерал находится в более однородной форме. Дессеминированные сульфиды могут быть резистивными или проводящими, тогда как массивные сульфиды могут быть проводящими.
• Химические и / или термические изменения могут преобразовывать металлические минералы в оксиды или другие формы, которые не обладают такой проводимостью, как исходные минералы.

Электрические свойства горных пород

Из всех геофизических свойств горных пород удельное электрическое сопротивление является наиболее изменчивым.Могут встречаться значения, варьирующиеся до 10 порядков, и даже отдельные типы горных пород могут отличаться на несколько порядков. Следующий рисунок представляет собой типичную диаграмму (адаптированную из Palacky , 1987), которая в очень общем виде показывает, как удельные сопротивления важных групп горных пород сравниваются друг с другом. Этот тип рисунков приводится в большинстве текстов по прикладной геофизике.

Рисунок 3.

Большая часть наших знаний об удельном сопротивлении пористых пород пришла из индустрии каротажа нефтяных / газовых скважин. Влияние других жидкостей, кроме воды, закона Арчи, фактора образования и т. Д. Подробно описано в следующих нескольких разделах.

Электролиты в земле

Электропроводность жидкостей зависит от количества и подвижности (скорости) носителей заряда.Подвижность зависит от вязкости жидкости (следовательно, от температуры) и диаметра носителей заряда. Температурная зависимость значительна. Для растворов хлорида натрия изменение проводимости составляет примерно 2,2% на градус C. Таким образом, изменение на 40 ^o C удваивает проводимость. На иллюстрации, показывающей проводимость вод Великих озер (ниже), сравните проводимость в магматических (западных) и осадочных (восточных) регионах и обратите внимание на зависимость проводимости от температуры этих озерных вод.

, где R — удельное сопротивление, t — температура, а a — приблизительно 0.025, где R _18C — удельное сопротивление при комнатной температуре (18 градусов C). Напомним, что удельное сопротивление = 1 / проводимость.

Влияние пористости

Арчи связывает пористость и проводимость воды с объемной проводимостью для различных консолидированных горных пород, а также для неконсолидированных материалов. Формула Арчи или «закон» выражается несколькими способами.Одна из версий: _x — объемная проводимость, ₁ — проводимость связанной воды, n — пористость (представленная в виде доли от общего объема) и м — постоянная величина. Значение м около 1,2 подходит для сферических частиц, а значение около 1,85 используется для пластинчатых частиц. Для песков этот параметр обычно составляет 1,4 — 1,6.

Другой способ выражения отношения Арчи, более широко используемый в нефтегазовой отрасли каротажа скважин: F = 1/ ^м , где F , «коэффициент пласта », равен F = Ro / Rw, Ro — это объемное удельное сопротивление, если поровое пространство на 100% заполнено рассолом (связанной водой), Rw — это удельное сопротивление самой связанной воды и пористость.Как всегда, не запутайтесь при использовании удельной проводимости или удельного сопротивления — они просто взаимны друг с другом. С помощью электронной таблицы легко изучить, как уравнения Арчи определяют взаимосвязь пористости и удельного сопротивления в различных материалах.

В фуникулерной зоне почв (рисунок справа) влага не полностью заполняет поровые пространства, но пути проводимости все же существуют.Можно использовать закон, аналогичный закону Арчи, где n теперь является долей объема пор, заполненной электролитом, а не пористостью, а m = 2 . Таким образом, проводимость оказывается очень низкой при низком содержании влаги.

Однако «смачивание» материала имеет решающее значение для воздействия на проводимость, а слегка влажные материалы намного более проводящие, чем сухие. Отношение, показанное ниже, аналогично формуле Арчи и дает водонасыщенность, S _W , в чистых (без глины) пластах, где — пористость, _w — удельное сопротивление воды, _t — полное удельное сопротивление. , а a и m являются константами, рассчитанными эмпирическим путем.Это соотношение сложно использовать и определенно не применимо к грязному (глинистому) материалу.

Следовательно, водонасыщенность может быть оценена, если

1. электрические методы могут быть использованы для определения удельного сопротивления пласта,
2. , если можно проверить родственную воду, и
3. , если можно оценить пористость.

Это похоже на определение водонасыщенности, Sw , когда часть порового пространства заполнена нефтью или газом, как это часто делается, с использованием данных каротажа в углеводородных коллекторах.

Удельное сопротивление грунтов

Электропроводность грунтов довольно сложна, на насыпные свойства влияют многие факторы. Следующий материал не включен в большинство текстов по прикладной геофизике, но он важен, поскольку грунты обычно (за исключением скважинных работ) являются наиболее близким материалом к ​​исследовательским электродам. Поэтому почвы имеют большое влияние на результаты. Как отмечалось выше, первичным эталоном является Geonics TN5, 1980.

Пористость колеблется от 20% до 70% для большинства неконсолидированных материалов (т.е. для грунтов). Однако нечасто иметь большой диапазон пористости в одной ситуации. Как отмечалось выше, пористость является основным свойством, связанным с удельным сопротивлением, отсюда трудности в различении песка и гравия с одинаковой пористостью.

Влияние промерзания на проводимость почв

Понижение температуры снижает электролитическую активность и, следовательно, проводимость.На рисунке справа показан этот эффект с точки зрения удельного сопротивления. При замерзании проводимость воды становится очень низкой, как у льда. Однако замораживание редко бывает простым. Пресная вода замерзает при более высокой температуре, чем соленая. Поэтому растворенные вещества имеют тенденцию концентрироваться в зоне незамерзшей соленой воды, прилегающей к частицам почвы. Кроме того, электрическое поле катионов a d , сорбированных на частицах почвы, локально ориентирует молекулы воды рядом с частицей, предотвращая их замерзание.

Чистый эффект — небольшое и устойчивое уменьшение проводимости по мере приближения температуры к нулю, затем выравнивание до 0 градусов и дальнейшее снижение ниже точки замерзания.

Коллоидная проводимость

Сложность и разнообразие типов почв проиллюстрировано на тройной диаграмме внизу слева. Для изменения электрических свойств почвы не нужно много глины. Любой мелкозернистый минерал обладает определенной катионообменной емкостью (CEC).То есть заряды (катионы) могут быть сорбированы (прикреплены к поверхности) на слегка отрицательно заряженной поверхности, и впоследствии они могут быть обменены или растворены.

Поскольку глина имеет огромное отношение площади поверхности к объему, она имеет гораздо более высокую обменную способность.Особенно это касается глин вермикулита и монтмориллонита. Следовательно, глины могут значительно увеличить проводимость связанной воды, особенно пресной. Соленая вода может не обладать большей способностью поглощать лишние электролиты.

Анизотропный грунт

Вертикально анизотропный грунт:
Для измерений нормального удельного сопротивления, проводимых на поверхности, нет способа определить разницу между удельным сопротивлением, измеренным по вертикали, и удельным сопротивлением, измеренным по горизонтали. Следовательно, вертикальная анизотропия на поверхности не обнаруживается. Если такая анизотропия существует, оценки глубины будут ошибочными на коэффициент λ, коэффициент анизотропии, определяемый как λ = (Rv / Rh) ^1/2 , где Rv и Rh являются значениями удельного сопротивления по вертикали по отношению к горизонтали соответственно.

Горизонтально анизотропный грунт:
Горизонтальная анизотропия означает, что удельное сопротивление, измеренное с электродами, ориентированными в одном направлении, будет отличаться от сопротивления, измеренного с использованием того же массива, ориентированного в перпендикулярном направлении (например, «Настройка поля» на рисунке выше). В общем, «поперечное удельное сопротивление» (как в R ₁ на рисунке, измеренное перпендикулярно плоскости напластования) будет больше, чем «продольное удельное сопротивление» (R ₂ на рисунке, измеренное параллельно плоскости напластования).

Эффект, противоречащий интуиции:
Следует отметить, что влияние круто падающих пластов на измерения удельного поверхностного сопротивления не такое, как можно было сначала ожидать. Если анизотропия резко падает (и нет покрывающих отложений), можно ожидать, что измеренное удельное сопротивление будет самым низким параллельно простиранию (R ₂ на рисунке выше), поскольку ток имеет тенденцию течь по путям наименьшего сопротивления. Фактически, измеренное удельное сопротивление составляет наивысшего значения по простиранию из-за увеличения плотности тока параллельно съемке.Расчеты кажущегося удельного сопротивления предполагают однородную плотность тока в трех измерениях. Когда плотность тока выше, чем она была бы при однородном заземлении, измеренная разность потенциалов выше для данного источника тока, что приводит к более высокому кажущемуся удельному сопротивлению. Поэтому удельные сопротивления, измеренные с помощью массивов, размещенных вдоль простирания, завышены, а удельные сопротивления, измеренные перпендикулярно простиранию, занижены.

Почему возникает анизотропия:
Для читателей, желающих более строгое рассмотрение, вот объяснение того, как структурная анизотропия (например, наслоение или трещинообразование) приводит к тому, что простая форма закона Ома становится недостаточной.Поскольку ток не обязательно параллелен вынуждающему электрическому полю, простая форма закона Ома, должна быть переписана как

;

, где Дж, — это векторная плотность тока, Дж, _и , — это составляющая плотности тока i ^th , E — вектор электрического поля, В, — напряжение, а _ik — . ik ^th компонента тензора проводимости.В однородной земле с одиночными токовыми и потенциальными электродами выражение для В с точки зрения удельного сопротивления и расстояния от источника тока будет. В анизотропном грунте есть как горизонтальные, так и вертикальные удельные сопротивления. Выражение для напряжения в терминах горизонтально и вертикально ориентированных удельных сопротивлений и расстояния называется коэффициентом анизотропии (введено выше в разделе «Вертикально анизотропная земля»). В таблице справа приведены некоторые значения лямбда , встречающиеся в обычных геологических материалах.

Аспекты почвообразования, влияющие на электрические свойства почв

Стоит обсудить формирование грунтов, чтобы лучше понять, что задействовано при прогнозировании электрических свойств приповерхностных материалов и при интерпретации неглубоких геофизических исследований. Это обсуждение не заменяет курс почвоведения, но некоторые вопросы, влияющие на удельное электрическое сопротивление, должны стать более ясными. Как правило, на электрические свойства влияет различное содержание глины, тип иона и концентрация ионов в воде.Ниже приводится краткое описание того, как эти факторы развиваются в почвах.

Выветривание включает механические, химические и биологические процессы, которые преобразуют поверхностные материалы в гумус (органическое вещество), глину и мелкозернистые отложения. В присутствии воды и CO ₂ горные породы распадаются на ионы (часто растворяются и удаляются дренажом), образуются глинистые минералы, вода расходуется (становится частью глинистых соединений), а растворы становятся более щелочными (т.е. менее кислая).Этот процесс является самовоспроизводящимся, поскольку тонкий слой почвы вызывает более быстрое протекание соответствующих процессов на поверхности породы. Это связано с тем, что слой удерживает воду и CO ₂ , который производит слабую угольную кислоту, которая соединяется с компонентами породы с образованием глин.

На влажность почвы влияет несколько факторов. См. Рис. 7 выше:

• В маятниковой зоне вода существует в виде изолированных колец вокруг труднодоступных мест.В зоне фуникулера поверхность покрыта тонким слоем воды. Толщина этого зависит от капиллярных сил.
• Если есть мелкозернистый материал поверх грубого наслоения, мелкозернистая область может содержать фуникулерную воду, а крупнозернистый слой может содержать маятниковую воду и, следовательно, может иметь более низкую проводимость.
• Поведение уровня грунтовых вод зависит от многих факторов, включая проницаемость (которая колеблется в пределах 10 ¹⁰ !) И региональную влажность, как показано на Рисунке 12 справа.Эти факторы могут привести к появлению множества конфигураций водного зеркала, некоторые из которых могут быть довольно противоречивыми.

ПРИМЕЧАНИЕ: описанные здесь процессы являются естественными. При наличии конструкционного материала поверхностное наслоение может быть совершенно другим.

Источники

• Палацкий, Г.В. (1987), Характеристики удельного сопротивления геологических целей , в Электромагнитные методы в прикладной геофизике, Том 1, Теория, 1351
• Geonics Ltd.6 \ \ Омега м {/ eq}, который очень велик. Удельное сопротивление {экв} \ rho {/ eq} определяется уравнением: {eq} \ rho = \ frac {RA} {l} {/ eq} где {eq} R {/ eq} — сопротивление, {eq} A {/ eq} — площадь поперечного сечения, а {eq} l {/ eq} — длина материала. Студенту выдается несколько листов стекла одинаковой толщины и разной площади. Проведите лабораторный эксперимент по определению удельного сопротивления стекла. Вы должны нарисовать схему, показывающую расположение вашего оборудования. В своем аккаунте вам следует обратить особое внимание на:

  a) порядок действий,

  б) как стекло будет подключаться к цепи,

  c) измерения, которые будут выполнены,

  г) управление переменными,

  e) как данные будут анализироваться,

  f) любые меры предосторожности, которые вы бы предприняли.

  Закон Пуйе

  Закон Пуйе является экспериментальным результатом и гласит, что:

  «Электрическое сопротивление нитевидного металлического проводника, имеющего постоянное поперечное сечение и подверженного действию однородного электрического поля, прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения».

  Математическое выражение этого закона:

  {eq} \ displaystyle R = \ rho \ frac {l} {A} {/ eq}

  где {eq} R {/ eq}, {eq} L {/ eq} и {eq} A {/ eq} — сопротивление, длина и площадь поперечного сечения нитевидного проводника соответственно.Константа пропорциональности {eq} \ rho {/ eq} известен как удельное электрическое сопротивление.

  Ответ и пояснение: 1

  Схема экспериментальной установки:

  Используемая схема очень проста, так как только стеклянный лист должен быть подключен последовательно к низкому …

  См. Полный ответ ниже.

  Определение удельного сопротивления в физике.

  Примеры удельного сопротивления в следующих разделах:

  • Сопротивление и удельное сопротивление

    • Сопротивление и удельное сопротивление описывают степень, в которой объект или материал препятствуют прохождению электрического тока.
    • Проводимость и сопротивление являются обратными величинами.
    • Что определяет удельное сопротивление ?
    • Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению , оказываемому трубой потоку жидкости.
    • Определите свойства материала, которые описываются сопротивлением и удельным сопротивлением

  • Зависимость сопротивления от температуры

    • Удельное сопротивление и сопротивление зависят от температуры, причем зависимость линейна для небольших изменений температуры и нелинейна для больших.
    • Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры.
    • , где ρ0 — исходное удельное сопротивление , а α — температурный коэффициент удельного сопротивления .
    • — это температурная зависимость сопротивления объекта, где R0 — исходное сопротивление , а R — сопротивление после изменения температуры T.
    • Сравните температурную зависимость сопротивления и сопротивления для больших и малых изменений температуры

  • Резисторы серии

    • Общее сопротивление в цепи с последовательно включенными резисторами равно сумме отдельных сопротивлений .
    • Мера этого предела расхода заряда называется сопротивлением .
    • Общее сопротивление в цепи равно сумме отдельных сопротивлений , поскольку ток должен проходить через каждый резистор последовательно через цепь.
    • Это означает, что общее сопротивление в серии равно сумме отдельных сопротивлений .
    • Поскольку весь ток должен проходить через каждый резистор, он испытывает сопротивление каждого, а сопротивлений , соединенных последовательно, просто складываются.

  • Комбинированные схемы

    • Это часто встречается, особенно если учесть сопротивление провода .
    • В этом случае сопротивление провода соединено последовательно с другими сопротивлениями , которые включены параллельно.
    • По сути, провод сопротивления идёт последовательно с резистором.
    • Таким образом, увеличивается общее сопротивление и уменьшается ток.
    • Каждый идентифицируется и сокращается до эквивалентного сопротивления , и они далее уменьшаются до тех пор, пока не будет достигнуто единственное эквивалентное сопротивление .

  • Измерения тока и напряжения в цепях

    • Электрический ток прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению в цепи.
    • Электрическое свойство, препятствующее току (примерно аналогично трению и сопротивлению воздуха ), называется сопротивлением р.
    • Сопротивление обратно пропорционально току.
    • Используя это уравнение, мы можем рассчитать ток, напряжение или сопротивление в данной цепи.
    • Опишите взаимосвязь между электрическим током, напряжением и сопротивлением в цепи

  • Параллельные резисторы

    • Общее сопротивление в параллельной цепи равно сумме обратных величин каждого отдельного сопротивления .
    • Это означает, что полное сопротивление в параллельной цепи равно сумме обратных сопротивлений каждого отдельного сопротивления .
    • Это соотношение приводит к общему сопротивлению , которое меньше наименьшего из отдельных сопротивлений .
    • Три резистора, подключенных параллельно к батарее, и эквивалентное одиночное или параллельное сопротивление .
    • Рассчитайте общее сопротивление в цепи с резисторами, включенными параллельно

  • Зарядка аккумулятора: последовательные и параллельные ЭДС

    • При последовательном включении источников напряжения их ЭДС и внутренние сопротивления складываются; параллельно они остаются прежними.
    • Однако недостатком последовательного соединения ячеек таким образом является то, что их внутренние сопротивления суммируются.
    • Но общее внутреннее сопротивление уменьшается, так как внутренние сопротивления параллельны.
    • Ток течет в направлении большей ЭДС и ограничивается суммой внутренних сопротивлений .
    • Эта схема представляет собой фонарик с двумя последовательно соединенными ячейками (источниками напряжения) и одной лампочкой (нагрузка , сопротивление ).

  • Закон Ома

    • Пример: Расчет сопротивления : Автомобильная фара Что такое сопротивление автомобильной фары, через которую проходит 2,50 А при приложении к ней 12,0 В?
    Обсуждение
    • : Это относительно небольшое сопротивление , но оно больше, чем сопротивление холода фары.
    • Как мы увидим в Сопротивление и Сопротивление , сопротивление обычно увеличивается с температурой, поэтому лампа имеет более низкое сопротивление при первом включении и потребляет значительно больший ток во время кратковременного прогрева. период.
    • Единица измерения сопротивления — Ом, где 1 Ом = 1 В / А.
    • Объект, который имеет простое сопротивление , называется резистором, даже если его сопротивление мало.

  • Нулевые измерения

    • Многие так называемые омметры измеряют сопротивление .
    • Наиболее распространенные омметры подают напряжение на сопротивление , измеряют ток и вычисляют сопротивление по закону Ома.
    • Их показания — это рассчитанное сопротивление .
    • Мост Уитстона используется для расчета неизвестных сопротивлений .
    • Таким образом, неизвестная ЭДС пропорциональна сопротивлению сегмента провода.

  • Проводники и изоляторы

    • Все материалы можно разделить на изоляторы или проводники на основе физического свойства, известного как удельное сопротивление .
    • Изолятор — это материал, в котором под действием электрического поля электрические заряды не текут свободно — он имеет высокое сопротивление .
    • И наоборот, проводник — это материал, который позволяет токам электрических зарядов в одном или нескольких направлениях — его удельное сопротивление низкое.
    • Это обычно ток, при котором тепло, выделяемое из-за сопротивления , плавит материал.
    • Хотя не существует идеального изолятора с бесконечным удельным сопротивлением , такие материалы, как стекло, бумага и тефлон, имеют очень высокое удельное сопротивление и могут эффективно служить в качестве изоляторов в большинстве случаев.

  4.3 Сопротивление и удельное сопротивление — Физика Дугласского колледжа 1207

  Задачи и упражнения

  1: Каково сопротивление отрезка медного провода 12 калибра длиной 20,0 м и диаметром 2,053 мм?

  2: Диаметр медного провода нулевого сечения составляет 8,252 мм. Найдите сопротивление такого провода длиной 1,00 км, используемого для передачи энергии.

  3: Если вольфрамовая нить диаметром 0,100 мм в лампочке должна иметь сопротивление 0.200 Ом при 20,0ºC, как долго это должно быть?

  4: Найдите отношение диаметра алюминиевого провода к медному, если они имеют одинаковое сопротивление на единицу длины (как в бытовой электропроводке).

  5: Какой ток протекает через стержень из чистого кремния диаметром 2,54 см и длиной 20,0 см при приложении к нему 1,00 x 10 ³ В ? (Такой стержень может быть использован, например, для изготовления детекторов ядерных частиц.)

  6: (a) До какой температуры нужно нагреть медный провод, изначально равной 20.0ºC, чтобы удвоить его сопротивление, не обращая внимания на изменение размеров? (б) Происходит ли это в бытовой электропроводке при обычных обстоятельствах?

  7: Резистор из нихромовой проволоки используется там, где его сопротивление не может измениться более чем на 1,00% от своего значения при 20,0 ° C. В каком температурном диапазоне его можно использовать?

  8: Из какого материала изготовлен резистор, если его сопротивление на 40,0% больше при 100 ° C, чем при 20,0 ° C?

  9: Электронное устройство, предназначенное для работы при любой температуре в диапазоне от –10.От 0 ° C до 55,0 ° C содержат резисторы из чистого углерода. В какой степени их сопротивление увеличивается в этом диапазоне?

  10: (a) Из какого материала изготовлен провод, если он имеет длину 25,0 м, диаметр 0,100 мм и сопротивление 77,7 Ом при 20,0 ° C? (б) Каково его сопротивление при 150 ° C?

  11: Если принять постоянный температурный коэффициент удельного сопротивления, каков максимальный процент уменьшения сопротивления константановой проволоки, начиная с 20,0 ° C?

  12: Через матрицу протягивают проволоку, растягивая ее в четыре раза по сравнению с исходной длиной.По какому фактору увеличивается его сопротивляемость?

  13: Медный провод имеет сопротивление 0,500 Ом, при 20,0ºC, а железный провод имеет сопротивление 0,525 Ом при той же температуре. При какой температуре их сопротивления равны?

  14: (a) Цифровые медицинские термометры определяют температуру путем измерения сопротивления полупроводникового устройства, называемого термистором (который имеет угол α = -0,0600 x 10 ^{-6 o} C , когда он находится при той же температуре. как пациент.Какова температура пациента, если сопротивление термистора при этой температуре составляет 82,0% от его значения при 37,0 ° C (нормальная температура тела)? (b) Отрицательное значение α не может поддерживаться при очень низких температурах. Обсудите, почему и так ли здесь. (Подсказка: сопротивление не может стать отрицательным.)

  15: Комплексные концепции

  (a) Повторите упражнение 2 с учетом теплового расширения вольфрамовой нити. Вы можете принять коэффициент теплового расширения 12 x 10 ^{-6 o} C. (b) На сколько процентов ваш ответ отличается от приведенного в примере?

  16: Необоснованные результаты

  (a) До какой температуры нужно нагреть резистор из константана, чтобы удвоить его сопротивление, при условии постоянного температурного коэффициента удельного сопротивления? б) разрезать пополам? (c) Что необоснованного в этих результатах? (d) Какие предположения необоснованны или какие посылки несовместимы?

  3.3 Сопротивление и удельное сопротивление | Texas Gateway

  Температурное изменение сопротивления

  Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры.Некоторые даже становятся сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах. (См. Рис. 3.14.) И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с увеличением температуры. Поскольку атомы колеблются быстрее и на больших расстояниях при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, совершают больше столкновений, эффективно увеличивая удельное сопротивление. При относительно небольших изменениях температуры (около 100 ºC100 ºC размер 12 {«100» ° C} {} или меньше) удельное сопротивление ρρ размером 12 {ρ} {} изменяется с изменением температуры ΔTΔT размером 12 {DT} {}, как выражено в следующее уравнение

  3.23 ρ = ρ0 (1 + αΔT), ρ = ρ0 (1 + αΔT), размер 12 {ρ = ρ rSub {size 8 {0}} \ («1» + αΔT \) «,»} {}

  где ρ0ρ0 размер 12 {ρ rSub {размер 8 {0}}} {} — исходное удельное сопротивление, а размер αα 12 {α} {} — температурный коэффициент удельного сопротивления. (См. Значения αα размера 12 {α} {} в Таблице 3.2 ниже.) Для более значительных изменений температуры размер αα 12 {α} {} может изменяться, или может потребоваться нелинейное уравнение для нахождения ρ.ρ. размер 12 {ρ} {} Обратите внимание, что αα размер 12 {α} {} положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой.Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Например, манганин (который состоит из меди, марганца и никеля) имеет размер αα 12 {α} {} , близкий к нулю (до трех цифр на шкале в таблице 3.2), и поэтому его удельное сопротивление незначительно изменяется в зависимости от температуры. . Это может быть полезно для создания эталона сопротивления, не зависящего от температуры.

  Рис. 3.14. Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах — это сверхпроводник примерно до 4.2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление резко возрастает, а затем увеличивается почти линейно с температурой.

  Материал	Коэффициент αα (1 / ° C)
  Проводники
  Серебро	3,8 × 10–33,8 × 10–3 размер 12 {3 «.» 8 раз по «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Медь	3.9 × 10–33,9 × 10–3 размер 12 {3 «.» 9 раз по «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Золото	3,4 × 10–33,4 × 10–3 размер 12 {3 «.» 4 раза по «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Алюминий	3,9 × 10–33,9 × 10–3 размер 12 {3 «.» 9 раз по «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Вольфрам	4,5 × 10–34,5 × 10–3 размер 12 {4 «.»5 раз» 10 «rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Утюг	5,0 × 10–35,0 × 10–3 размер 12 {5 «.» 0 умножить на «10» rSup {size 8 {- 3}}} {}
  Платина	3,93 × 10–33,93 × 10–3 размер 12 {3 «.» «93» умножить на «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Свинец	4,3 × 10–34,3 × 10–3 размер 12 {3 «.» 9 раз по «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Сплав Cu, Mn, Ni	0.000 × 10−30,000 × 10−3 размер 12 {0 «.» «000» умножить на «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Медь, никелевый сплав	0,002 × 10−30,002 × 10−3 размер 12 {0 «.» «002» умножить на «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Меркурий	0,89 × 10–30,89 × 10–3 размер 12 {0 «.» «89» умножить на «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Нихром (сплав Ni, Fe, Cr)	0.4 × 10−30,4 × 10−3 размер 12 {0 «.» 4 раза по «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Полупроводники
  Углерод (чистый)	−0,5 × 10−3−0,5 × 10−3 размер 12 {- 0 «.» 5 раз по «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Германий (чистый)	−50 × 10−3−50 × 10−3 размер 12 {- «50» умножить на «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}
  Кремний (чистый)	−70 × 10−3−70 × 10−3 размер 12 {- «70» умножить на «10» rSup {размер 8 {- 3}}} {}

  Таблица 3.2 Температурные коэффициенты удельного сопротивления αα размер 12 {α} {}

  Обратите внимание, что αα размер 12 {α} {} отрицателен для полупроводников, перечисленных в таблице 3.2, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока. Это свойство уменьшения размера ρρ 12 {ρ} {} с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

  Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку размер R0R0 12 {R rSub {размер 8 {0}}} {} прямо пропорционален ρ.ρ. размер 12 {ρ} {} Мы знаем, что цилиндр R = ρL / A, R = ρL / A, размер 12 {R = ρL / A} {} и поэтому, если размер LL 12 {L} {} и размер AA 12 {A} {} не сильно изменяются с температурой, размер RR 12 {R} {} будет иметь такую ​​же температурную зависимость, как и размер ρρ 12 {ρ} {}. Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше, чем типичные температурные коэффициенты удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на размер LL 12 {L} {} и размер AA 12 {A} {} составляет примерно на два порядка меньше, чем на ρ.р. размер 12 {ρ} {} Таким образом,

  3.24 R = R0 (1 + αΔT) R = R0 (1 + αΔT) размер 12 {R = R rSub {size 8 {0}} \ («1» + αΔT \)} {}

  — температурная зависимость сопротивление объекта, где размер R0R0 12 {R rSub {размер 8 {0}}} {} — исходное сопротивление, а размер RR 12 {R} {} — сопротивление после изменения температуры ΔT.ΔT. размер 12 {DT} {} Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление. (См. Рис. 3.15.) Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры.Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

  Рис. 3.15 Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры. (Biol, Wikimedia Commons)

  Пример 3.6 Расчет сопротивления: сопротивление горячей нити

  Следует соблюдать осторожность при применении ρ = ρ0 (1 + αΔT) ρ = ρ0 (1 + αΔT) размера 12 {ρ = ρ rSub { размер 8 {0}} \ («1» + αΔT \)} {} и R = R0 (1 + αΔT) R = R0 (1 + αΔT) размер 12 {R = R rSub {размер 8 {0}} \ («1» + αΔT \)} {} для изменений температуры более 100 ºC 100 ºC размер 12 {«100» ° «C»} {}.Однако для вольфрама уравнения достаточно хорошо работают при очень больших изменениях температуры. Каково же тогда сопротивление вольфрамовой нити в предыдущем примере, если ее температура повышается с комнатной (20 ºC20 ºC) до типичной рабочей температуры 2850 ºC 2850 ºC размер 12 {«2850» ° «C»} {}?

  Стратегия

  Это прямое применение R = R0 (1 + αΔT) R = R0 (1 + αΔT) размер 12 {R = R rSub {size 8 {0}} \ («1» + αΔT \)} {}, поскольку исходное сопротивление нити было задано равным R0 = 0.350 ОмR0 = 0,350 Ом размер 12 {R rSub {размер 8 {0}} = 0 «.» «350» `% OMEGA} {}, а изменение температуры ΔT = 2 830 ºC. ΔT = 2 830 ºC. размер 12 {ΔT = «2830» ° «C»} {}

  Решение

  Горячее сопротивление RR размера 12 {R} {} получается путем ввода известных значений в приведенное выше уравнение:

  3,25 R = R0 (1 + αΔT) = (0,350 Ом) [1 + (4,5 × 10–3 / ºC) (2,830 ºC)] = 4,8 Ом. R = R0 (1 + αΔT) = (0,350 Ом) [1 + (4,5 × 10–3 / ºC) (2,830 ºC)] = 4,8 Ом.

  Обсуждение

  Это значение согласуется с примером сопротивления фары в Законе Ома: сопротивление и простые цепи.

  Исследования PhET: сопротивление в проводе

  Узнайте о физике сопротивления в проводе. Измените его удельное сопротивление, длину и площадь, чтобы увидеть, как они влияют на сопротивление провода. Размеры символов в уравнении меняются вместе со схемой провода.

  Быстрый ответ: как значения удельного сопротивления определяют использование материалов в промышленности

  Удельное сопротивление материалов важно, поскольку оно позволяет использовать правильные материалы в правильных случаях.Материалы, используемые в качестве проводников, например проволока, должны иметь низкий уровень удельного сопротивления. Это означает, что для данной площади поперечного сечения сопротивление провода будет низким.

  Почему важно знать значения удельного сопротивления для ряда материалов?

  Удельное сопротивление, электрическое сопротивление жилы единичного сечения и единичной длины. Удельное сопротивление, характерное свойство каждого материала, полезно при сравнении различных материалов на основе их способности проводить электрические токи.Высокое сопротивление указывает на плохие проводники.

  Как сопротивление материала связано с его использованием?

  Если удельное сопротивление высокое, материал можно использовать как изолятор, но если удельное сопротивление низкое, то его можно использовать как проводник.

  Зачем нам напряжение?

  Электроэнергия переносится электронами через проводящий материал (например, линии электропередач). Напряжение линии электропередачи измеряет, сколько потенциальной энергии несет каждый электрон при движении по линии электропередачи.Напряжение в сочетании с током определяет, сколько энергии проходит через сеть.

  Какое значение имеет удельное сопротивление?

  Удельное сопротивление материалов важно, поскольку оно позволяет использовать правильные материалы в нужных местах в электрических и электронных компонентах. Материалы, используемые в качестве проводников, например, в электрических и общих соединительных проводах, должны иметь низкий уровень удельного сопротивления.

  Какая связь между удельным сопротивлением и температурой?

  Удельное сопротивление косвенно пропорционально температуре.Другими словами, чем выше температура материалов, тем меньше их удельное сопротивление.

  Какой провод имеет наибольшее удельное сопротивление?

  Требуемые свойства для проводящего материала с высоким низким сопротивлением или высокой проводимостью

  Медь

  Sl No.	Металлы	Удельное сопротивление (мкОм-см)
  1	Серебро	1,58
  1,68
  3	Золото	2.21
  4	Алюминий	2,65

  Почему удельное сопротивление уменьшается с температурой?

  При повышении температуры запрещенный промежуток между двумя зонами становится очень меньше, и электроны перемещаются из валентной зоны в зону проводимости. Таким образом, когда температура в полупроводнике повышается, плотность носителей заряда также увеличивается, а удельное сопротивление уменьшается.

  Изменяется ли удельное сопротивление в зависимости от площади?

  Следовательно, удельное сопротивление будет зависеть от площади, длины материала.Поскольку в полученной формуле не учитывается коэффициент формы, удельное сопротивление материала не зависит от формы резистора. Единица измерения в системе СИ — ом-метр (Ом · м). «Форма резистора изменена».

  Что происходит с удельным сопротивлением при удвоении длины?

  сопротивление проводника прямо пропорционально его длине. поэтому при увеличении длины увеличивается удельное сопротивление и наоборот. поэтому, если длина удвоится, сопротивление также будет удвоено i.Сопротивление в 4 раза больше первоначального.

  Какой металл имеет наибольшее удельное сопротивление?

  Осмий

  Металл	Удельное сопротивление (мВт-см)	Удельное сопротивление (Ом / мил-фут)
  Осмий	9,0	54,0
  Платина	10,5	63,2
  Плутоний	141.0	848,0

  Зависит ли удельное сопротивление от длины?

  Удельное сопротивление материала зависит от его природы и температуры проводника, но не от его формы и размера.

  Что из следующего является верным для определения удельного сопротивления материала?

  Таким образом, правильный порядок удельного сопротивления: Проводники → Сплавы → Изоляторы.

  Для чего нужны металлы с высоким сопротивлением?

  Материалы с высоким удельным сопротивлением или низкой проводимостью очень полезны для некоторых электротехнических изделий и приложений.Эти материалы используются для производства нитей накаливания для ламп накаливания, нагревательных элементов для электрических нагревателей и печей, обогревателей, электрических утюгов и т. Д.

  Каковы основные методы измерения удельного сопротивления?

  Существует два основных метода измерения удельного сопротивления материала в жидкой или твердой фазе. Это два метода: индуктивный и контактный.

  От чего зависит удельное сопротивление материала?

  Удельное электрическое сопротивление (ρ) твердого объекта определяется путем пропускания электрического тока через образец и последующего измерения результирующего падения напряжения на определенной длине.Это выражается соотношением между электрическим полем внутри материала и протекающим электрическим током.

  Какие 4 фактора влияют на сопротивление?

  На сопротивление влияют 4 различных фактора:

  • Тип материала, из которого изготовлен резистор.
  • Длина резистора.
  • Толщина резистора.
  • Температура жилы.

  Что такое материалы с высоким удельным сопротивлением?

  Материал с высоким сопротивлением означает, что он имеет высокое сопротивление и будет сопротивляться потоку электронов.Материал с низким удельным сопротивлением означает, что он имеет низкое сопротивление, и поэтому электроны плавно проходят через материал. Например, медь и алюминий имеют низкое удельное сопротивление. Хорошие проводники имеют меньшее удельное сопротивление.

  Зависит ли удельное сопротивление от температуры?

  Удельное сопротивление зависит от температуры материала. В металлических проводниках при повышении температуры ионные ядра в металле колеблются с большей амплитудой. Это препятствует потоку электронов, и сопротивление увеличивается.

  Как определить удельное сопротивление?

  Для проверки удельного сопротивления почвы подключите тестер заземления, как показано ниже. Как видите, четыре заземляющих колья расположены в почве по прямой линии на равном расстоянии друг от друга. Расстояние между земляными кольями должно быть не менее чем в три раза больше, чем глубина столбов.

  Как измеряется удельное сопротивление в промышленности?

  Наиболее распространенный способ измерения удельного сопротивления полупроводникового материала — использование четырехточечного коллинеарного зонда.Этот метод включает приведение четырех равноотстоящих зондов в контакт с материалом неизвестного сопротивления.

  Какой материал имеет наибольшее электрическое сопротивление?

  Удельное сопротивление и температурный коэффициент при 20 C

  Материал	Удельное сопротивление ρ (Ом · м)	Электропроводность σ x 10 7 / Ом · м
  Серебро	1,59	9017 9017 8 Медь	1.68	5,95
  Медь, отожженная	1,72	5,81
  Алюминий	2,65	3,77

  Прямо пропорциональна длине и удельному сопротивлению проводника?

  Сопротивление провода прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально его площади поперечного сечения. Сопротивление также зависит от материала проводника.

  Какое влияние оказывает удельное сопротивление?

  Общее правило — удельное сопротивление увеличивается с увеличением температуры в проводниках и уменьшается с увеличением температуры в изоляторах.

  Какие 3 фактора могут повлиять на значение сопротивления провода?

  Длина

  — более длинные провода имеют большее сопротивление. толщина — провода меньшего диаметра имеют большее сопротивление. температура — нагрев провода увеличивает его сопротивление.

  Что такое сопротивление?

  Сопротивление — это мера сопротивления току в электрической цепи. Сопротивление измеряется в омах и обозначается греческой буквой омега (Ом). Проводники: материалы с очень низким сопротивлением, по которым электроны могут легко перемещаться.

  Что не является областью применения материалов с высоким удельным сопротивлением?

  и. Медь: это наиболее широко используемый металл, потому что он обладает высокой проводимостью (то есть низким удельным сопротивлением). Серебро имеет самое низкое удельное сопротивление, но из-за своей высокой стоимости не используется в качестве проводящего материала.

  В чем разница между удельным сопротивлением и сопротивлением?

  Сопротивление — это физическое свойство вещества, из-за которого оно противодействует потоку тока, то есть электронам. Удельное сопротивление — это физическое свойство определенного вещества, имеющего определенные размеры.Удельное сопротивление пропорционально только природе и температуре конкретного материала.

  Что называется удельным сопротивлением?

  Удельное сопротивление определяется как сопротивление на единицу длины и единицу площади поперечного сечения при приложении известной величины напряжения.

  SURAGUS Все об измерении удельного сопротивления

  Определения и единицы измерения удельного сопротивления

  Электрическое сопротивление (R) — это электрическая величина, которая описывает, как материал, серия материалов или сечение материала уменьшает электрический ток, протекающий через него.Закон Ома гласит, что ток (I), протекающий по проводнику, пропорционален разности потенциалов (V), которая обратно пропорциональна сопротивлению (R). Сопротивление измеряется в омах и обозначается греческой буквой омега (Ом). Он назван в честь немецкого физика Георга Симона Ома (1784-1854), изучавшего взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением.

  Объемное сопротивление (ρ, rho) — это объемное свойство, означающее, что их значение не зависит от размера или формы конкретного образца.Это зависит только от самого материала. Объемное сопротивление выражает сопротивление единицы объема образца и также называется объемным сопротивлением или удельным сопротивлением. Этот термин обычно применяется для описания и классификации материалов. Каждый материал имеет уникальное характеристическое значение объемного удельного сопротивления. Единицы измерения обычно выражаются в [Ом ∙ см] или [Ом ∙ м].

  Поверхностное сопротивление (R _s ) или более часто используемое как сопротивление листа — это сопротивление на единицу поверхности образца.Сопротивление и удельное сопротивление материала связаны друг с другом через его размеры или сопротивление для его поперечного сечения. Его можно описать как:

  Сопротивление — это внешнее свойство (зависит от его геометрии), тогда как удельное сопротивление является внутренним (независимо от его геометрии) свойством. Технически оба имеют одну и ту же единицу измерения — Ом. Чтобы отличить это от сопротивления, пишется Ω / □ или Ω / sq. Пожалуйста, обратитесь к нашим разделам по сопротивлению листов для получения дополнительной информации.

  Определения и единицы измерения проводимости

  Проводимость (σ, сигма) обратно пропорциональна объемному удельному сопротивлению. Его еще называют удельной проводимостью. Единица измерения — См / см или См / м.

  Проводимость (G) — это мера того, как геометрически определенный материал (резистор) может проводить электрический заряд под определенным напряжением. Это величина, обратная сопротивлению листа. Единицей измерения электрического сопротивления в системе СИ является ом (Ом), а электрическая проводимость измеряется в Сименсах (S), что равно 1 / R.

  Методы / методы измерения проводимости и удельного сопротивления

  Измерение удельного сопротивления / проводимости методом 4-точечного зонда

  Удельное сопротивление сыпучих материалов можно охарактеризовать методом 4PP, если толщина материала полубесконечная. Экспериментальные установки Valdes (LB Valdes , «Измерения удельного сопротивления германия для транзисторов», Proceedings of the IRE, 42 (2), 420-427, 1954) показали, что если расстояние между наконечниками, умноженное на 5, меньше, чем Если толщина материала, то сопротивление может быть получено без поправочных коэффициентов или с учетом толщины материала.

  Измерение удельного сопротивления / проводимости с помощью вихревых токов

  Подобно 4PP, вихретоковый метод также может определять удельное сопротивление, если толщина образца больше, чем глубина проникновения индуцированных токов. Ключевое отличие состоит в том, что глубина проникновения токов намного меньше, чем в установках 4PP, даже если бы можно было использовать очень маленькие расстояния между наконечниками. Глубина проникновения, то есть область анализа для измерения удельного сопротивления, зависит от нескольких факторов.На глубину проникновения вихревых токов, проникающих в материал, влияют частота вихревых токов, электропроводность и магнитная проницаемость образца. Для его теоретического расчета используется следующая формула.

  Глубина проникновения уменьшается с увеличением частоты и увеличением проводимости и магнитной проницаемости. Глубина, на которой плотность вихревого тока снизилась до 1 / e, или около 37% от поверхностной плотности, называется стандартной глубиной проникновения (d или 1d) и используется в качестве критерия идеального измерения для исследования объемных материалов.При трех стандартных глубинах проникновения (3d) плотность вихревого тока составляет всего 5% от поверхностной плотности. Более подробная информация представлена ​​в нашей подборке технологий.

  Удельное сопротивление полупроводников

  Удельное сопротивление кремния пластины варьируется в зависимости от типа полупроводника и уровня легирования, процесса его изготовления и положения пластины в слитке, а также от самой пластины. Производители десятилетиями пытаются улучшить колебания удельного сопротивления от центра к краю.Тем не менее, остаются вариации удельного сопротивления, которые можно эффективно контролировать с помощью вихретоковой визуализации удельного сопротивления пластины. Соответствующие материалы представляют собой моно-, моно- и поликристаллические пластины с легированием p- и n-типа, особенно в фотоэлектрической промышленности, а также пластины из SiC, GaN и Si, були или слитки. Характеристика процессов включает рост / создание, имплантацию, отжиг.

  Определение удельного сопротивления пластины

  Si Wafer can поставляются в виде моно- и поликристаллических материалов без легирования или легирования p- и n-типа.На следующем графике показана зависимость удельного электрического сопротивления от концентрации легирования бором и фосфором / мышьяком в кристаллическом кремнии, где легирование бором (B) приводит к легирующим элементам n-типа, а фосфор (P) / мышьяк (As) к полупроводникам p-типа. материал. Вихретоковые датчики используются для измерения сопротивления листа пластины, тестеры PN используются для определения типа легирования, а емкостные датчики или оптические датчики используются для определения ее толщины.

  SiC как материал отличается превосходными характеристиками при высоких температурах, быстрым переключением и высоким напряжением пробоя для pn-переходов, что поддерживает очень компактные компоненты, использующие более высокие напряжения.Визуализация сопротивления пластин SiC используется для обнаружения и определения характеристик граней материала и других дефектов, таких как дислокации. Удельное сопротивление пластин SiC может быть ниже 1 Ом см в диапазоне до Ом см в зависимости от уровня легирования. Металлическое сопротивление достигается за счет сильного легирования бором, алюминием или азотом. Сверхпроводимость наблюдалась в 3C-SiC: Al, 3C-SiC: B и 6H-SiC: B при температуре 1,5 К. Датчики вихревых токов используются для контроля пластин и булей.

  Пластины

  GaN обычно применяются для светодиодных и транзисторных приложений.Во всем мире прилагаются большие усилия для получения GaN с помощью процессов эпитаксии на широко распространенных и недорогих кремниевых пластинах. Однако из-за сильно различающихся постоянных решетки и коэффициентов теплового расширения GaN и SiC нанесенные слои GaN являются проблематичными, поскольку они часто содержат дефекты. Построение изображений удельного сопротивления поддерживает процесс определения характеристик в технологической цепочке.

  Определение удельного сопротивления слитка или блока

  «Удельное сопротивление внутри слитков варьируется в зависимости от производственных процессов и распределения легирующих примесей в пластинчатом блоке или слитке.Есть вариации от центра к краю и сверху вниз. Датчики вихревых токов наносятся на доступные поверхности для отслеживания изменений. Хорошие свойства поверхности подтверждают точность измерений.

  Характеристики SiC Boule

  Довольно новое применение — определение характеристик булей SiC с помощью бесконтактных вихретоковых датчиков. Удельное сопротивление SiC влияет на чистоту и структуру зерен. Вихретоковые датчики используются для анализа состава, структуры, дислокационных зон SiC, а также для обнаружения дефектных зон и оценки плотности дефектов.Кроме того, изображения электрического импеданса, полученные от высокочастотных вихретоковых датчиков, показывают эффективность процессов имплантации и показывают количество последующих процессов отжига для активации имплантатов, а также показывают дальнейшие изменения материала, связанные с температурой.

  Характеристика графена

  Графен как материал с одним углеродным (C) слоем широко исследовался из-за его глубоких электрических, механических и оптических свойств. Высокая проводимость графенового слоя дает большой потенциал применения во многих аспектах электронных устройств.Наиболее многообещающим применением графена на данный момент является то, чтобы стать хотя бы частично возможной заменой кремнию, создавая сверхминиатюрные транзисторы, которые будут использоваться для производства процессоров для будущих суперкомпьютеров, которые будут работать в сотни раз быстрее из-за применения графена. Есть много важных свойств графенового слоя. Сопротивление и проводимость листа отражают не только электрические характеристики, но и качество образцов графена. Электрическая однородность — отличный показатель для характеристики производственного процесса.Бесконтактные системы SURAGUS используются для измерений на различных типах графена. Их предполагаемые значения листового сопротивления варьируются в зависимости от масштаба, процессов изготовления и подложек из образцов графена, которые будут применяться в различных промышленных областях.

  Материалы

  Полный список материалов, включая металлы, сплавы и полупроводники, а также их удельное сопротивление и проводимость можно найти в нашей базе данных материалов.

  Стандарты измерений

  • SEMI M87 — Метод испытаний для бесконтактного измерения удельного сопротивления полуизолирующих полупроводников
  • SEMI MF673 — Метод испытаний для измерения удельного сопротивления полупроводниковых пластин или листового сопротивления полупроводниковых пленок с помощью бесконтактного вихретокового манометра
  • ASTM F84-02 — Стандартный метод испытаний для измерения удельного сопротивления кремниевых пластин с продольным четырехточечным зондом (изъят в 2003 г. без замены)

  Испытательные устройства / Системы измерения удельного сопротивления / электропроводности / Оборудование / Устройства

  Институты и производители применяют испытания удельного сопротивления в самых разных приложениях с очень разными требованиями к ежедневным испытаниям, плотности точек измерения и степени автоматизации.

  

  alexxlab

  Добавить комментарий Отменить ответ

  Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

  Комментарий *

  Имя *

  Email *

  Сайт

  Рубрики

  • Прост
  • Радио
  • Разное
  • Своими руками
  • Советы
  • Схем
  • Схемы
  • Транзист
  • Транзисторы
  • Электрон
  • Электроника