Ом (единица измерения) — это… Что такое Ом (единица измерения)?

Ом (единица измерения)

Ом (обозначение: Ом, Ω) — единица измерения электрического сопротивления в СИ. Ом равен электрическому сопротивлению проводника, между концами которого возникает напряжение 1 вольт при силе постоянного тока 1 ампер.

Хотя в Юникоде и присутствует значок ома (Ω, Ohm sign, U+2126), но его каноническим разложением является заглавная греческая буква омега (Ω, U+03A9), т. е. эти два символа должны быть неразличимы с точки зрения пользователя. Рекомендуется для обозначения ома использовать омегу.

При вычислениях, особенно рукописных, следует обращать внимание на возможную путаницу между Ом и 0 м (так,  Ом и 0 м (метров) — совершенно разные величины) и между 0 и Ω.

Единица названа в честь немецкого учёного Георга Симона Ома.

Кратные и дольные единицы

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
101 Ом	декаом	даОм	daΩ	10−1 Ом	дециом	дОм	dΩ
102 Ом	гектоом	гОм	hΩ	10−2 Ом	сантиом	сОм	cΩ
103 Ом	килоом	кОм	kΩ	10−3 Ом	миллиом	мОм	mΩ
106 Ом	мегаом	МОм	MΩ	10−6 Ом	микроом	мкОм	µΩ
109 Ом	гигаом	ГОм	GΩ	10−9 Ом	наноом	нОм	nΩ
1012 Ом	тераом	ТОм	TΩ	10−12 Ом	пикоом	пОм	pΩ
1015 Ом	петаом	ПОм	PΩ	10−15 Ом	фемтоом	фОм	fΩ
1018 Ом	эксаом	ЭОм	EΩ	10−18 Ом	аттоом	аОм	aΩ
1021 Ом	зеттаом	ЗОм	ZΩ	10−21 Ом	зептоом	зОм	zΩ
1024 Ом	йоттаом	ИОм	YΩ	10−24 Ом	йоктоом	иОм	yΩ
применять не рекомендуется      не применяются или редко применяются на практике

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

• Ом, Георг
• Ом Г.

Смотреть что такое «Ом (единица измерения)» в других словарях:

• единица измерения физической величины

  — единица физической величины единица измерения единица величины единицa Физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических… …   Справочник технического переводчика

• Единица измерения на генетической карте — * адзінка вымярэння на генетычнай карце * map unit единица измерения генетического расстояния между двумя сцепленными генами, равная 1% частоты рекомбинаций (см.), или одной сантиморганиде (сМ) (. Моргана единица) …   Генетика. Энциклопедический словарь

• единица измерения мощности сигнала

  — Логарифмическая единица измерения мощности сигнала по отношению к 1 милливатту (1 мВт = 0 dBm, 0,001 мВт = 30 dBm). [http://www.morepc.ru/dict/] Тематики информационные технологии в целом EN dBm …   Справочник технического переводчика

• единица измерения скорости передачи (бод) — Единица измерения скорости передачи равная числу изменений состояния канала связи в секунду (для модема действительную частоту несущей при передаче данных). Названа в честь французского изобретателя телеграфного аппарата Бодо. Бод часто… …   Справочник технического переводчика

• Единица Измерения Промышленной Продукции — величина, определяющая количество произведенной продукции. Эти величины представлены в виде: 1. Натуральные единицы: штуки, метры, тонны и т.д. 2. Условно натуральные единицы, исчисляемые количеством одной разновидности продукции, свойства… …   Словарь бизнес-терминов

• Единица измерения — конкретная величина, определенная и установленная по договоренности, с которой сопоставляются другие величины того же рода, для того чтобы выразить их размер по отношению к указанной величине… Источник: РЕКОМЕНДАЦИЯ N 20 Европейской… …   Официальная терминология

• Единица измерения физической величины — физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин… Источник: РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕЖГОСУДАРСТВЕННОЙ СТАНДАРТИЗАЦИИ.… …   Официальная терминология

• единица измерения мощности производственного оборудования — Величины, принятые за основу измерения производительности оборудования в единицу времени. Конструктивная форма Е.и.м.п.о. обычно представлена сочетанием единиц меры, объема, веса, длины и т.д. и единиц времени (например для угольного комбайна 1 т …   Справочник технического переводчика

• единица измерения перевозок — Единица, которая позволяет измерить массы перевозимых грузов и пассажиров и расстояния перевозок. Общую массу перевозимых грузов измеряют в тоннах, а для отдельных отправок грузов и в килограммах. Масса перекачиваемого по газопроводу газа… …   Справочник технического переводчика

• единица измерения расчётная — Характерная единица 1 м2 общей площади, 1 м3 общего объёма, 1 место и пр., по отношению к которой устанавливается конкретный технико экономический показатель [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] EN… …   Справочник технического переводчика

• единица измерения — — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом EN unit …   Справочник технического переводчика

вольт на ампер [В/А] в ом [Ом] • Конвертер электрического сопротивления • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Нагретый до 800°C резистивный нагревательный элемент.

Введение

Резисторы на этой плате из блока питания обведены красными прямоугольниками и составляют половину ее элементов

Термину сопротивление в некотором отношении повезло больше, чем другим физическим терминам: мы с раннего детства знакомимся с этим свойством окружающего мира, осваивая среду обитания, особенно когда тянемся к приглянувшейся игрушке в руках другого ребёнка, а он сопротивляется этому. Этот термин нам интуитивно понятен, поэтому в школьные годы во время уроков физики, знакомясь со свойствами электричества, термин электрическое сопротивление не вызывает у нас недоумения и его идея воспринимается достаточно легко.

Число производимых в мире технических реализаций электрического сопротивления — резисторов — не поддаётся исчислению. Достаточно сказать, что в наиболее распространённых современных электронных устройствах — мобильных телефонах, смартфонах, планшетах и компьютерах — число элементов может достигать сотен тысяч. По статистике резисторы составляют свыше 35% элементов электронных схем, а, учитывая масштабы производства подобных устройств в мире, мы получаем умопомрачительную цифру в десятки триллионов единиц. Наравне с другими пассивными радиоэлементами — конденсаторами и катушками индуктивности, резисторы лежат в основе современной цивилизации, являясь одним из китов, на которых покоится наш привычный мир.

Кабели должны обладать возможно меньшим электрическим сопротивлением

Определение

Электрическое сопротивление — это физическая величина, характеризующая некоторые электрические свойства материи препятствовать свободному, без потерь, прохождению электрического тока через неё. В терминах электротехники электрическое сопротивление есть характеристика электрической цепи в целом или её участка препятствовать протеканию тока и равная, при постоянном токе, отношению напряжения на концах цепи к силе тока, протекающего по ней.

Электрическое сопротивление связано с передачей или преобразованием электрической энергии в другие виды энергии. При необратимом преобразовании электрической энергии в тепловую, ведут речь об активном сопротивлении. При обратимом преобразовании электрической энергии в энергию магнитного или электрического поля, если в цепи течет переменный ток, говорят о реактивном сопротивлении. Если в цепи преобладает индуктивность, говорят об индуктивном сопротивлении, если ёмкость — о ёмкостном сопротивлении.

Полное сопротивление (активное и реактивное) для цепей переменного тока описывается понятиям импеданса, а для переменных электромагнитных полей — волновым сопротивлением. Сопротивлением иногда не совсем правильно называют его техническую реализацию — резистор, то есть радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.

Закон Ома

Сопротивление обозначается буквой R или r и считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как

Закон Ома

R = U/I

где

R — сопротивление, Ом;

U — разность электрических потенциалов (напряжение) на концах проводника, В;

I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов, А.

Эта формула называется законом Ома, по имени немецкого физика, открывшего этот закон. Немаловажную роль в расчёте теплового эффекта активного сопротивления играет закон о выделяемой теплоте при прохождении электрического тока через сопротивление — закон Джоуля-Ленца:

Q = I² · R · t

где

Q — количество выделенной теплоты за промежуток времени t, Дж;

I — сила тока, А;

R — сопротивление, Ом;

t — время протекания тока, сек.

Георг Симон Ом

Единицы измерения

Основной единицей измерения электрического сопротивления в системе СИ является Ом и его производные: килоом (кОм), мегаом (МОм). Соотношения единиц сопротивления системы СИ с единицами других систем вы можете найти в нашем конвертере единиц измерения.

Историческая справка

Первым исследователем явления электрического сопротивления, а, впоследствии, и автором знаменитого закона электрической цепи, названного затем его именем, стал выдающийся немецкий физик Георг Симон Ом. Опубликованный в 1827 году в одной из его работ, закон Ома сыграл определяющую роль в дальнейшем исследовании электрических явлений. К сожалению, современники не оценили его исследования, как и многие другие его работы в области физики, и, по распоряжению министра образования за опубликование результатов своих исследований в газетах он даже был уволен с должности преподавателя математики в Кёльне. И только в 1841 году, после присвоения ему Лондонским королевским обществом на заседании 30 ноября 1841 г. медали Копли, к нему наконец-то приходит признание. Учитывая заслуги Георга Ома, в 1881 г. на международном конгрессе электриков в Париже было решено назвать его именем теперь общепринятую единицу электрического сопротивления («один ом»).

Физика явления в металлах и её применение

По своим свойствам относительной величины сопротивления, все материалы подразделяются на проводники, полупроводники и изоляторы. Отдельным классом выступают материалы, имеющие нулевое или близкое к таковому сопротивление, так называемые сверхпроводники. Наиболее характерными представителями проводников являются металлы, хотя и у них сопротивление может меняться в широких пределах, в зависимости от свойств кристаллической решётки.

По современным представлениям, атомы металлов объединяются в кристаллическую решётку, при этом из валентных электронов атомов металла образуется так называемый «электронный газ».

Перегорание нити лампы накаливания в воздухе

Относительно малое сопротивление металлов связано именно с тем обстоятельством, что в них имеется большое количество носителей тока — электронов проводимости — принадлежащих всему ансамблю атомов данного образца металла. Возникающий при приложении внешнего электрического поля, ток в металле представляет собой упорядоченное движение электронов. Под действием поля электроны ускоряются и приобретают определённый импульс, а затем сталкиваются с ионами решётки. При таких столкновениях, электроны изменяют импульс, частично теряя энергию своего движения, которая преобразуется во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока. Необходимо заметить, что сопротивление образца металла или сплавов металлов данного состава зависит от его геометрии, и не зависит от направления приложенного внешнего электрического поля.

Дальнейшее приложение всё более сильного внешнего электрического поля приводит к нарастанию тока через металл и выделению всё большего количества тепла, которое, в конечном итоге, может привести к расплавлению образца. Это свойство применяется в проволочных предохранителях электрических цепей. Если температура превысила определенную норму, то проволока расплавляется, и прерывает электрическую цепь — по ней больше не может течь ток. Температурную норму обеспечивают, выбирая материал для проволоки по его температуре плавления. Прекрасный пример того, что происходит с предохранителями, даёт опыт съёмки перегорания нити накала в обычной лампе накаливания.

Наиболее типичным применением электрического сопротивления является применение его в качестве тепловыделяющего элемента. Мы пользуемся этим свойством при готовке и подогреве пищи на электроплитках, выпекании хлеба и тортов в электропечах, а также при работе с электрочайниками, кофеварками, стиральными машинами и электроутюгами. И совершенно не задумываемся, что своему комфорту в повседневной жизни мы опять же должны быть благодарны электрическому сопротивлению: включаем ли бойлер для душа, или электрический камин, или кондиционер в режим подогрева воздуха в помещении — во всех этих устройствах обязательно присутствует нагревательный элемент на основе электрического сопротивления.

В промышленном применении электрическое сопротивление обеспечивает приготовление пищевых полуфабрикатов (сушка), проведение химических реакций при оптимальной температуре для получения лекарственных форм и даже при изготовлении совершенно прозаических вещей, вроде полиэтиленовых пакетов различного назначения, а также при производстве изделий из пластмасс (процесс экструдирования).

Физика явления в полупроводниках и её применение

В полупроводниках, в отличие от металлов, кристаллическая структура образуется за счёт ковалентных связей между атомами полупроводника и поэтому, в отличие от металлов, в чистом виде они имеют значительно более высокое электрическое сопротивление. Причем, если говорят о полупроводниках, обычно упоминают не сопротивление, а собственную проводимость.

Микропроцессор и видеокарта

Привнесение в полупроводник примесей атомов с большим числом электронов на внешней оболочке, создаёт донорную проводимость n-типа. При этом «лишние» электроны становятся достоянием всего ансамбля атомов в данном образце полупроводника и его сопротивление понижается. Аналогично привнесение в полупроводник примесей атомов с меньшим числом электронов на внешней оболочке, создаёт акцепторную проводимость р-типа. При этом «недостающие» электроны, называемые «дырками», становятся достоянием всего ансамбля атомов в данном образце полупроводника и его сопротивление также понижается.

Наиболее интересен случай соединения областей полупроводника с различными типами проводимости, так называемый p-n переход. Такой переход обладает уникальным свойством анизотропии — его сопротивление зависит от направления приложенного внешнего электрического поля. При включении «запирающего» напряжения, пограничный слой p-n перехода обедняется носителями проводимости и его сопротивление резко возрастает. При подаче «открывающего» напряжения в пограничном слое происходит рекомбинация носителей проводимости в пограничном слое и сопротивление p-n перехода резко понижается.

На этом принципе построены важнейшие элементы электронной аппаратуры — выпрямительные диоды. К сожалению, при превышении определённого тока через p-n переход, происходит так называемый тепловой пробой, при котором как донорные, так и акцепторные примеси перемещаются через p-n переход, тем самым разрушая его, и прибор выходит из строя.

Главный вывод о сопротивлении p-n переходов заключается в том, что их сопротивление зависит от направления приложенного электрического поля и носит нелинейный характер, то есть не подчиняется закону Ома.

Несколько иной характер носят процессы, происходящие в МОП-транзисторах (Металл-Окисел-Полупроводник). В них сопротивлением канала исток-сток управляет электрическое поле соответствующей полярности для каналов p- и n-типов, создаваемое затвором. МОП-транзисторы почти исключительно используются в режиме ключа — «открыт-закрыт» — и составляют подавляющее число электронных компонентов современной цифровой техники.

Вне зависимости от исполнения, все транзисторы по своей физической сути представляют собой, в известных пределах, безынерционные управляемые электрические сопротивления.

В ксеноновой лампе-вспышке (обведена красной линией) вспышка происходит после ионизации газа в результате уменьшения его электрического сопротивления

Физика явления в газах и её применение

В обычном состоянии газы являются отличными диэлектриками, поскольку в них имеется очень малое число носителей заряда — положительных ионов и электронов. Это свойство газов используется в контактных выключателях, воздушных линиях электропередач и в воздушных конденсаторах, так как воздух представляет собой смесь газов и его электрическое сопротивление очень велико.

Так как газ имеет ионно-электронную проводимость, при приложении внешнего электрического поля сопротивление газов вначале медленно падает из-за ионизации всё большего числа молекул. При дальнейшем увеличении напряжения внешнего поля возникает тлеющий разряд и сопротивление переходит на более крутую зависимость от напряжения. Это свойство газов использовалась ранее в газонаполненных лампах — стабисторах — для стабилизации постоянного напряжения в широком диапазоне токов. При дальнейшем росте приложенного напряжения, разряд в газе переходит в коронный разряд с дальнейшим снижением сопротивления, а затем и в искровой — возникает маленькая молния, а сопротивление газа в канале молнии падает до минимума.

Основным компонентом радиометра-дозиметра Терра-П является счетчик Гейгера-Мюллера. Его работа основана на ударной ионизации находящегося в нем газа при попадании гамма-кванта, в результате которой резко снижается его сопротивление, что и регистрируется.

Свойство газов светиться при протекании через них тока в режиме тлеющего разряда используется для оформления неоновых реклам, индикации переменного поля и в натриевых лампах. То же свойство, только при свечении паров ртути в ультрафиолетовой части спектра, обеспечивает работу и энергосберегающих ламп. В них световой поток видимого спектра получается в результате преобразования ультрафиолетового излучения флуоресцентным люминофором, которым покрыты колбы ламп. Сопротивление газов точно так же, как и в полупроводниках, носит нелинейный характер зависимости от приложенного внешнего поля и так же не подчиняется закону Ома.

Физика явления в электролитах и её применение

Сопротивление проводящих жидкостей — электролитов — определяется наличием и концентрацией ионов различных знаков — атомов или молекул, потерявших или присоединивших электроны. Такие ионы при недостатке электронов называются катионами, при избытке электронов — анионами. При приложении внешнего электрического поля (помещении в электролит электродов с разностью потенциалов) катионы и анионы приходят в движение; физика процесса заключается в разрядке или зарядке ионов на соответствующем электроде. При этом на аноде анионы отдают излишние электроны, а на катоде катионы получают недостающие.

Гальваническое покрытие хромом пластмассовой душевой головки. На внутренней стороне, не покрытой хромом, виден тонкий красный слой меди.

Существенным отличием электролитов от металлов, полупроводников и газов является перемещение вещества в электролитах. Это свойство широко используется в современной технике и медицине — от очистки металлов от примесей (рафинирование) до внедрения лекарственных средств в больную область (электрофорез). Сверкающей сантехнике наших ванн и кухонь мы обязаны процессам гальваностегии – никелированию и хромированию. Излишне вспоминать, что качество покрытия достигается именно благодаря управлению сопротивлением раствора и его температурой, а также многими другими параметрами процесса осаждения металла.

Поскольку человеческое тело с точки зрения физики представляет собой электролит, применительно к вопросам безопасности существенную роль играет знание о сопротивлении тела человека протеканию электрического тока. Хотя типичное значение сопротивления кожи составляет около 50 кОм (слабый электролит), оно может варьироваться в зависимости от психоэмоционального состояния конкретного человека и условий окружающей среды, а также площади контакта кожи с проводником электрического тока. При стрессе и волнении или при нахождении в некомфортных условиях оно может значительно снижаться, поэтому для расчётов сопротивления человека в технике безопасности принято значение 1 кОм.

Любопытно, что на основе измерения сопротивления различных участков кожи человека, основан метод работы полиграфа — «детектора» лжи, который, наряду с оценкой многих физиологических параметров, определяет, в частности, отклонение сопротивления от текущих значений при задавании испытуемому «неудобных» вопросов. Правда этот метод ограниченно применим: он даёт неадекватные результаты при применении к людям с неустойчивой психикой, к специально обученным агентам или к людям с аномально высоким сопротивлением кожи.

В известных пределах к току в электролитах применим закон Ома, однако, при превышении внешнего прилагаемого электрического поля некоторых характерных для данного электролита значений, его сопротивление также носит нелинейный характер.

Физика явления в диэлектриках и её применение

Сопротивление диэлектриков весьма высоко, и это качество широко используется в физике и технике при применении их в качестве изоляторов. Идеальным диэлектриком является вакуум и, казалось бы, о каком сопротивлении в вакууме может идти речь? Однако, благодаря одной из работ Альберта Эйнштейна о работе выхода электронов из металлов, которая незаслуженно обойдена вниманием журналистов, в отличие от его статей по теории относительности, человечество получило доступ к технической реализации огромного класса электронных приборов, ознаменовавших зарю радиоэлектроники, и по сей день исправно служащих людям.

Магнетрон 2М219J, установленный в бытовой микроволновой печи

Согласно Эйнштейну, любой проводящий материал окружён облаком электронов, и эти электроны, при приложении внешнего электрического поля, образуют электронный луч. Вакуумные двухэлектродные приборы обладают различным сопротивлением при смене полярности приложенного напряжения. Раньше они использовались для выпрямления переменного тока. Трёх- и более электродные лампы использовались для усиления сигналов. Теперь они вытеснены более выгодными с энергетической точки зрения транзисторами.

Однако осталась область применения, где приборы на основе электронного луча совершенно незаменимы — это рентгеновские трубки, применяемые в радиолокационных станциях магнетроны и другие электровакуумные приборы. Инженеры и по сей день всматриваются в экраны осциллографов с электронно-лучевыми трубками, определяя характер происходящих физических процессов, доктора не могут обойтись без рентгеновских снимков, и все мы ежедневно пользуемся микроволновыми печами, в которых стоят СВЧ-излучатели — магнетроны.

Поскольку характер проводимости в вакууме носит только электронный характер, сопротивление большинства электровакуумных приборов подчиняется закону Ома.

Резисторы поверхностного монтажа

Резисторы: их назначение, применение и измерение

Переменный регулировочный резистор

Резистор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — элемент электрической цепи, предназначенный для использования его в качестве электрического сопротивления. Помимо этого, резисторы, являясь технической реализацией электрического сопротивления, также характеризуются паразитной ёмкостью, паразитной индуктивностью и нелинейностью вольт-амперной характеристики.

Резистор — электронный прибор, необходимый во всех электронных схемах. По статистике, 35% любой радиосхемы составляют именно резисторы. Конечно, можно попытаться выдумать схему без резисторов, но это будут лишь игры разума. Практические электрические и электронные схемы без резисторов немыслимы. С точки зрения инженера-электрика любой прибор, обладающий сопротивлением, может называться резистором вне зависимости от его внутреннего устройства и способа изготовления. Ярким примером тому служит история с крушением дирижабля «Италия» полярного исследователя Нобиле. Радисту экспедиции удалось отремонтировать радиостанцию и подать сигнал бедствия, заменив сломанный резистор грифелем карандаша, что, в конечном итоге, и спасло экспедицию.

10-ваттный керамический резистор

Резисторы являются элементами электронной аппаратуры и могут применяться в качестве дискретных компонентов или составных частей интегральных микросхем. Дискретные резисторы классифицируются по назначению, виду вольтамперной характеристики, по способу защиты и по способу монтажа, характеру изменения сопротивления, технологиям изготовления и рассеиваемой тепловой энергии. Обозначение резистора в схемах приведено на рисунке ниже:

Резисторы можно соединять последовательно и параллельно. При последовательном соединении резисторов общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех резисторов:

R = R₁ + R₂ + … + R_n

При параллельном соединении резисторов их общее сопротивление цепи равно

R = R₁ · R₂ · … · R_n/(R₁ + R₂ + … + R_n)

По назначению резисторы делятся на:

• резисторы общего назначения;
• резисторы специального назначения.

По характеру изменения сопротивления резисторы делятся на:

По способу монтажа:

• для печатного монтажа;
• для навесного монтажа;
• для микросхем и микромодулей.

По виду вольт-амперной характеристики:

Цветовая маркировка резисторов

В зависимости от габаритов и назначения резисторов, для обозначения их номиналов применяются цифро-символьная маркировка или маркировка цветными полосками для резисторов навесного или печатного монтажа. Символ в маркировке может играть роль запятой в обозначении номинала: для обозначения Ом применяются символы R и E, для килоом — символ К, для мегаом — символ М. Например: 3R3 означает номинал в 3,3 Ом, 33Е = 33 Ом, 4К7 = 4,7 кОм, М56 = 560 кОм, 1М0 = 1,0 Мом.

Цветовая маркировка резисторов

Измерение сопротивления резистора с помощью мультиметра

Для малогабаритных резисторов навесного монтажа и печатного применяется маркировка цветными полосками по имеющимся таблицам. Чтобы не рыться в справочниках, в Интернете можно найти множество различных программ для определения номинала резистора.

Резисторы для поверхностного монтажа (SMD) маркируются тремя или четырьмя цифрами или тремя символами, в последнем случае номинал тоже определяется по таблице или по специальным программам.

Измерение резисторов

Наиболее универсальным и практичным методом определения номинала резистора и его исправности является непосредственное измерение его сопротивления измерительным прибором. Однако при измерении непосредственно в схеме следует помнить, что ее питание должно быть отключено и что измерение будет неточным.

Литература

Автор статьи: Сергей Акишкин

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Преобразовать ГОм в Ом (гигаом в ом)

Прямая ссылка на этот калькулятор:
https://www.preobrazovaniye-yedinits.info/preobrazovat+gigaom+v+om.php

Сколько ом в 1 гигаом?

1 гигаом [ГОм] = 1 000 000 000 ом [Ом] — Калькулятор измерений, который, среди прочего, может использоваться для преобразования гигаом в ом.), скобки и π (число пи), уже поддерживаются на настоящий момент.

Из списка выберите единицу измерения переводимой величины, в данном случае ‘гигаом [ГОм]’.

И, наконец, выберите единицу измерения, в которую вы хотите перевести величину, в данном случае ‘ом [Ом]’.

После отображения результата операции и всякий раз, когда это уместно, появляется опция округления результата до определенного количества знаков после запятой.

С помощью этого калькулятора можно ввести значение для конвертации вместе с исходной единицей измерения, например, ‘317 гигаом’. При этом можно использовать либо полное название единицы измерения, либо ее аббревиатуруНапример, ‘гигаом’ или ‘ГОм’. После ввода единицы измерения, которую требуется преобразовать, калькулятор определяет ее категорию, в данном случае ‘Электрическое сопротивление’. После этого он преобразует введенное значение во все соответствующие единицы измерения, которые ему известны. В списке результатов вы, несомненно, найдете нужное вам преобразованное значение. Как вариант, преобразуемое значение можно ввести следующим образом: ’92 ГОм в Ом‘ или ’68 ГОм сколько Ом‘ или ’72 гигаом -> ом‘ или ‘6 ГОм = Ом‘ или ’34 гигаом в Ом‘ или ’45 ГОм в ом‘ или ‘3 гигаом сколько ом‘. В этом случае калькулятор также сразу поймет, в какую единицу измерения нужно преобразовать исходное значение. Независимо от того, какой из этих вариантов используется, исключается необходимость сложного поиска нужного значения в длинных списках выбора с бесчисленными категориями и бесчисленным количеством поддерживаемых единиц измерения. Все это за нас делает калькулятор, который справляется со своей задачей за доли секунды.

Кроме того, калькулятор позволяет использовать математические формулы. В результате, во внимание принимаются не только числа, такие как ‘(88 * 12) ГОм’. Можно даже использовать несколько единиц измерения непосредственно в поле конверсии.3′. Объединенные таким образом единицы измерения, естественно, должны соответствовать друг другу и иметь смысл в заданной комбинации.

Если поставить флажок рядом с опцией ‘Числа в научной записи’, то ответ будет представлен в виде экспоненциальной функции. Например, 2,964 197 503 89×1022. В этой форме представление числа разделяется на экспоненту, здесь 22, и фактическое число, здесь 2,964 197 503 89. В устройствах, которые обладают ограниченными возможностями отображения чисел (например, карманные калькуляторы), также используется способ записи чисел 2,964 197 503 89E+22. В частности, он упрощает просмотр очень больших и очень маленьких чисел. Если в этой ячейке не установлен флажок, то результат отображается с использованием обычного способа записи чисел. В приведенном выше примере он будет выглядеть следующим образом: 29 641 975 038 900 000 000 000. Независимо от представления результата, максимальная точность этого калькулятора равна 14 знакам после запятой. Такой точности должно хватить для большинства целей.

Сопротивление

Подобно тому, как труба тормозит и ограничивает протекающий через нее поток воды, так электрическое сопротивление ограничивает протекающий через него электрический ток. Сопротивление R измеряется в омах (условное обозначение Ом).

 

Единицы

Основными единицами для измерения тока, напряжения и сопротивления являются ампер, вольт и ом. Существуют также производные от этих единиц, большие или меньшие основных во много десятков раз. Соотношения этих единиц приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Величина	Обозна­чение	Единицы
Ток	I	ампер, А
Напряжение	V	вольт, В
Сопротивление	R	ом, Ом
миллиампер	мА	= 1/1000 А = 10-3 А
микроампер	мкА	= 1/1000 мА = 10-3 мА, или 1/1000000 А = 10-6 А
милливольт	мВ	= 1/1000 В = 10-3 В
микровольт	мкВ	= 1/1000 мВ = 10-3 мВ, или 1/1000000 В = 10-6 В
киловольт	кВ	= 1000 В = 103 В
килоом	кОм	= 1000 Ом = 103 Ом
мегаом	МОм	= 1000 кОм = 103 кОм, или 1000000 Ом = 106 Ом

 

Закон Ома

Итак, по определению сопротивление ограничивает плектр и чески и ток. Значение тока, протекающего через резистор, зависит как от его сопроти­вления, так и от разности потенциалов, или напряжения, приложенного к резистору (рис. 1.3). Чем больше сопротивление, тем меньше протекаю­щий ток. С другой стороны, чем выше напряжение, тем больше ток. Эта зависимость известна как закон Ома:

 

Ток (амперы) = Напряжение (вольты) / Сопротивление (омы),

или I = V/R

Отсюда

R = V/I и V = IR

 

 

 Полное напряжение
(а)

 

 

Полное напряжение
(б)

 

Рис. 1.4. Два последовательно соединенных резистора (а)
и их эквивалентное сопротивление (б)

 

 

Рис. 1.3. Резистор в схеме

 

 

 

Последовательное соединение резисторов

R1 и R2 – два резистора, соединенных последовательно (рис. 1.4(а)). Весь ток, который протекает через R1, протекает и через R2, т. е. последовательно включенные резисторы имеют общий ток. А вот напряжения на них различны.

Пример 1

Если R1 = 2 Ом, R2 = 6 Ом и I = 3 А, то
Напряжение на R1: V = 6 В и
Напряжение на R2: V = 18 В.

Полное напряжение между точками А и В равно сумме напряжений на резисто¬рах R1 и R2
V = V1 + V2 = 6 B + 18 B = 24 B

 

Общее сопротивление

R1 и R2 можно заменить одним сопротивлением. при котором между точ¬ками А и В будет протекать тот же ток при условии, что напряжение между точками А и В будет прежнее (рис. 1.4(б)). Такое эквивалентное сопротивление называется общим сопротивлением RТ.
Полное сопротивление RТ = R1 + R2.
Определим общее сопротивление для схемы в примере 1:
RТ = R1 + R2 = 2 + 6 = 8 Ом.
При токе I = 3 А определим напряжение
V = IR = 3 * 8 = 24.
Как видим, это то же значение напряжения, которое мы получили сло¬жением V1 и V2.

 

Последовательное соединение трех резисторов

Пример 2

На рисунке 1.5 R1 = 1 кОм, R2 = 4 кОм, R3 = 10 кОм и напряжение батареи
Общее сопротивление RТ = R1 + R2 + R3 = 15 кОм;
Ток I = V / RТ = 1 мА;
Напряжение на R1: V1 = I R1 = 1 В;
Напряжение на R2: V2 = I R2 = 4 В;
Напряжение на R3: V3 = I R3 = 10 В.

 

Делитель напряжения

Как видно из вышеприведенного примера, если два или более резистора соединены последовательно и на них подано напряжение постоянного тока, то на всех резисторах появляются разные напряжения.

 

Рис. 1.5. Последовательное соеди­нение трех резисторов

 

 

Рис. 1.6. Делитель напряжения

 

Такая схема называется делителем напряжения и применяется для получения раз­ных напряжений от одного источника питания. В простейшем делителе напряжения, изображенном на рис. 1.6, R1 = 2 кОм, R2 = 1 кОм и на­пряжение источника питания V = 30 В. Напряжение в точке А равно полному напряжению источника, т. е. 30 В. Напряжение VB в точке В равно напряжению на R2.

Ток в цепи I = 10 мА

Напряжение на R2: V2 = IR2= 10В.

Напряжение в точке В можно вычислить другим способом:

Напряжение на R2: V2 = VR2 / (R1 + R2) = 10 B.

Второй способ применим для любого делителя напряжения, состоящего из двух и более резисторов, включенных последовательно. Напряжение в любой точке схемы можно вычислить с помощью калькулятора за один прием, минуя вычисление тока.

 

Последовательное включение двух резисторов с равными сопротивлениями

Если делитель напряжения состоит из двух одинаковых резисторов, то приложенное напряжение делится на них пополам.

 

Последовательное включение трех резисторов с равными сопротивлениями

Пример 3

На рис. 1.7 изображен делитель напряжения, состоящий из трех одинаковых резисторов сопротивлением в 1 кОм каждый. Вычислить напряжение в точках А и В относительно точки Е.

Общее сопротивление R_Т = R₁ + R₂ + R₃ = 3 кОм;

V_AE = 10 B;

V_BE = 20 B.

Рис. 1.7. Делитель напряжения из трех одинаковых резисторов

 

Рис. 1.8.

 

Видеоурок о понятии сопротивления проводников

 

Добавить комментарий

Перевод единиц измерения Сопротивления электрического удельного, Электрического удельного сопротивления

Перевод единиц измерения величины Удельного сопротивления электрического, Электрического удельного сопротивления Перевести из: Перевести в: Ом*м Ом*мм2*м-1 Ом*см Ом*дюйм Ом*(100 футов) Ом*км ohm*circ.mil*(ft)-1 1 Ом*м= ohm*meter это: 1,0 1,0*106 100,0 39,37008 0,32808 1,0*10-3 6,0153*108 1 Ом*мм2*м-1 = ohm per squire millimeter per meter = ohm*mm2*m-1 это: 1,0*10-6 1,0 1,0*10-4 3,937*10-5 3,2808*10-8 1,0*10-9 601,53 1 Ом*см = ohm*cm это: 0,01 1,0*104 1,0 0,3937008 3,2808*10-4 1,0*10-5 6,0153*106 1 Ом*дюйм = ohm*inch это: 0,0254 2,54*104 2,54 1,0 8,3333*10-4 2,54*10-5 1,5279*107 1 Ом*(100 футов)= ohm*(100 feet) это: 30,48 3,048*107 3,048*103 1,2*103 1,0 0,03048 1,8334*1010 1 Ом*км= ohm*kilometer это: 1,0*103 1,0*109 1,0*105 3,937*104 32,8083 1,0 6,0152*1011 1,6624*10-9 1,6624*10-3 1,6624*10-7 6,545*10-8 5,4542*10-11 1,6624*10-12 1,0 1 микроОм*см = мкОм*см = μOhm*cm = 1,0*103 абОм*см=abohm*cm 6,015349 Om*круговой мил / фут = ohm circular mill per foot 0,39370079 микроом*дюйм = microohm*inch 1,0*10-6 Ом*см=ohm*cm 1 микроом*дюйм = microohm*inch = 15,278875 Om*круговой мил / фут = ohm circular mill per foot 2,54 микроОм*см = мкОм*см = μOhm*cm 1 Ом*м = ohm*meter = 1011 абОм*см=abohm*cm (единица ЕМ СГС = СГСМ) 1,112646*10-10 единиц ЕC СГС = СГСЭ 1 единица МКС = MKS unit 1,112646*10-10 статОм*см = statohm*cm 1 Oм*(мил фут) = ohm (mil foot) = (сопротивление проволоки длиной один фут и диаметром один мил) = 1 Om*круговой мил / фут = ohm circular mill per foot 1,662426*10-7 Ом*см=ohm*cm *Источник (в основном): Conversion Tables of Units in Science and Engineering / Ari L Horvath — замеченные ошибки исправлены

Особенности измерения удельного и поверхностного сопротивления четырехзондовым методом

Основные определения

Удельное электрическое сопротивление является фундаментальным параметром, который определяет способность материала препятствовать протеканию через него электрического тока. В отличие от широко известного электрического сопротивления, которое зависит от формы и площади поперечного сечения, удельное сопротивление не зависит от геометрических размеров, а характеризует исключительно электропроводящие свойства материала.

Ниже приведен закон Ома в классическом и дифференциальном видах:

где I — сила тока, U — напряжение, R — электрическое сопротивление, j ⃗ — вектор плотности тока, E ⃗ — вектор напряженности электрического поля, ρ — удельное электрическое сопротивление.

Вторая формула применима для бесконечно малого объема, а потому наиболее удобна, когда мы исследуем новые материалы (в том числе анизотропные), такие как графен, углеродные нанотрубки и т.д. Как видно, единственным параметром, который отвечает за свойства самого материала, здесь является удельное электрическое сопротивление. В случае работы с тонкими слоями в полупроводниковом производстве также вводится понятие поверхностного сопротивления, связь которого с удельным сопротивлением рассмотрена ниже.

Электрическое сопротивление однородного образца, представленного на РИС 1, определяется следующим образом:

где R — электрическое сопротивление [Ом], S — площадь поперечного сечения, d — толщина материала, w — ширина, l — длина.

Если мы возьмем квадрат поверхности материала, то есть l=w, то из выражения (3) получим соотношения для поверхностного сопротивления:

где R_ — поверхностное сопротивление [Ом/] (Ом на квадрат). Другими словами, поверхностное сопротивление представляет собой сопротивление квадратного участка поверхности материала толщиной d. Причем оно не зависит от величины сторон этого квадрата. Понятие поверхностного сопротивления также применимо и для неоднородно легированных слоев. С помощью данного параметра можно определить исходное качество материала, выявить проблемы технологического процесса при проведении межоперационного контроля отдельных слоев, а также осуществить выходной контроль качества материала.

Методы измерения

На сегодняшний день существуют два основных метода измерения поверхностного сопротивления:

• четырехзондовый метод Кельвина;
•  бесконтактный вихретоковый метод.

Вихретоковый метод предполагает взаимодействие образца с электромагнитным полем, которое формируется генератором (как правило, это индуктивная катушка). Возбуждаемые в образце вихревые токи в свою очередь создают электромагнитное поле, которое действует на индуктивную катушку, изменяя ее полное электрическое сопротивление (РИС 2). Таким образом можно определить поверхностное сопротивление образцов. Преимуществами данного метода являются отсутствие контакта с исследуемым образцом, высокая пропускная способность и высокое разрешение. В качестве недостатков можно отметить невысокую точность измерений (погрешность ~10 %) и малый диапазон измерения сопротивления — этот метод преимущественно используется для проводящих образцов.

Поэтому оборудование, построенное на данном принципе, применяется в основном для in-line контроля при больших объемах производства.

Четырехзондовый метод Кельвина предполагает использование специальной измерительной головы с четырьмя иглами (РИС 3). Через крайние иглы (1 и 4) течет измерительный ток, через иглы 2 и 3 выполняется измерение напряжения с образца. Все иглы расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Данный метод позволяет значительно расширить диапазон измерения в область малых значений сопротивления за счет использования четырехпроводной схемы подключения и отсутствия падения напряжения на измерительных кабелях. Кроме того, он также может применяться для диэлектрических материалов с высоким значением сопротивления (~ МОм). Точность измерений данным методом может быть лучше ±1 %, а воспроизводимость ±0,1 %.

К основным недостаткам данного метода относятся:

• наличие непосредственного контакта с образцом: иглы измерительной головы могут оставлять царапины или проколы измеряемого слоя;
• нагрев образца вследствие протекания измерительного тока;
• изменение расстояния между иглами измерительной головы вследствие её износа;
• термо-ЭДС из-за неидеальности контактов и неоднородности образца.

Эти недостатки могут быть устранены с помощью некоторых методик, которые мы рассмотрим отдельно более подробно:

• Повреждение образца можно минимизировать путем подбора механических параметров измерительной головы, таких как радиус закругления и усилие прижатия игл. К примеру, при измерении параметров кремниевых пластин оптимальным вариантом будет использование диаметра закругления игл 40 мкм, а усилия прижатия 200 г. Это связано с необходимостью создания надежного электрического контакта при наличии естественного слоя окисла. При проведении тестирования более мягких материалов, например ITO, желательно использовать иглы с большим радиусом закругления (500 мкм) и меньшим усилием прижатия (25 г).
• Для уменьшения нагрева образца рекомендуется использовать импульсный режим измерения и такой уровень измерительного тока, который не позволит существенно разогреть образец за время измерения. На практике выбор величины тока обусловлен чувствительностью измерителя напряжения либо точностью источника тока. Как правило, большинство измерителей способны точно регистрировать сигналы порядка мВ. Поэтому для материалов, поверхностное сопротивление которых лежит в диапазоне от единиц Ом/ до сотен кОм/, существует эмпирическое правило устанавливать измерительный ток такой величины, которая создаст падение напряжения на внутренних иглах от 7 до 15 мВ. Однако в случае проводящих материалов (мОм/ и менее) достичь указанного падения напряжения можно только при использовании довольно большого тока, что провоцирует нагрев образца. При измерении же высокорезистивных материалов (МОм/ и более) напряжение в несколько мВ требует протекания тока величиной порядка нА, который может быть искажен внешними электромагнитными наводками. Оба пограничных варианта решаются по-разному в зависимости от тестируемого материала. Однако обобщенное правило для любого случая — это выбирать ток, который одновременно обеспечит наибольшее падение напряжения между иглами и не создаст значительного разогрева образца.
• Для тонкого образца формула для расчета поверхностного сопротивления в общем случае выглядит следующим образом:

где V₂₃ — напряжение между иглами 2 и 3, I₁₄ — измерительный ток.

В данной формуле нет параметра, отвечающего за расстояние между иглами, — он сокращается, если этот параметр одинаков для всех игл. Поэтому если в ходе эксплуатации измерительной головы расстояние между иглами со временем изменяется, то это значительно влияет на результат измерения. Более того, ни один изготовитель измерительных голов не может обеспечить одинаковое расстояние между иглами с учетом того, что они являются подпружиненными, из-за чего фактическое расстояние в момент контактирования может меняться. В этом случае согласно ГОСТу 24392-80 и ASTM F84-99 необходимо провести замер реального расстояния между иглами в момент контакта. Для этого осуществляется серия контактов с образцом и проводятся замеры фактического расстояния между иглами по следам игл на поверхности образца. Полученная информация позволяет рассчитать эффективное значение межзондового расстояния и увеличить точность измерения. Такого рода измерения необходимо проводить время от времени, чтобы понимать текущее состояние измерительной головы. Более того, сама система перемещения головы должна обеспечивать строго перпендикулярное расположение игл на образце, исключая латеральное перемещение по образцу и его царапание, как показано на РИС 4в.

Для получения более достоверных результатов при измерении распределения поверхностного сопротивления по поверхности пластины часто прибегают к использованию одной из разновидностей четырехзондового метода — метода самокомпенсации геометрических эффектов (ASTM F1529). Этот метод имеет следующие преимущества:

• снижение влияния краевых эффектов до 0,1 % по сравнению с измерениями в центре;
• не требуется информация о диаметре образца и точных координатах размещения измерительной головы на образце: поправочный коэффициент непосредственно рассчитывается с помощью двух схем измерения, представленных на РИС 5.
• процедуру измерения расстояния между иглами можно исключить, так как отклонения в расположении игл некритичны, как в традиционном методе измерения.

Таким образом можно нивелировать негативное влияние износа измерительной головы.

Как известно, термо-ЭДС (VTEMF) возникает при контакте двух разнородных материалов, которые имеют разную температуру. Данное явление часто наблюдается при контакте измерительной головы и исследуемого образца. Более того, сам измеритель напряжения может иметь некоторое смещение относительно нуля (Vof). Оба этих эффекта приводят к появлению ошибки при измерениях. Чтобы ее исключить, в каждой точке на образце проводят два измерения с противоположными направлениями тока: сначала измеряют сопротивления при протекании тока от первой иглы к четвертой, а затем от четвертой к первой. Полученные два значения поверхностного сопротивления используются для нахождения среднего значения, которое исключает термо-ЭДС и смещение измерителя напряжения, поскольку обе эти величины не изменяются при смене направления тока. В итоге среднее значение поверхностного сопротивления рассчитывается по формуле:

Более подробно данную методику демонстрирует РИС 6.

Поверхностное сопротивление эпитаксиальных, легированных, диффузионных или осажденных пленок позволяет определить качество технологического процесса. Однородность характеристик слоя на поверхности подложки показывает расхождение параметров конечных кристаллов, взятых в разных местах на пластине. Именно поэтому очень важно иметь возможность строить карты распределения поверхностного сопротивления по всей поверхности образца. Традиционный четырехзондовый метод и метод самокомпенсации геометрических эффектов успешно справляются с этой задачей и являются наиболее распространенными способами, которые реализованы на сегодняшний день во множестве различных установок от разных производителей. Ниже мы рассмотрим основные типы установок и важные особенности, которые позволяют провести корректные и точные измерения электрофизических параметров образцов.

Измерительные комплексы

В советское время наиболее популярным был прибор ИУС-3 (РИС 7а). Данный прибор включает в себя четырехзондовую голову, способную плавно опускаться за счет своей тяжести. Встроенный источник-измеритель проводит измерение поверхностного сопротивления, которое может быть использовано для расчета удельного сопротивления в случае однородного образца. Основным недостатком такой системы является измерительная голова, которая в силу отсутствия на тот момент технологии подпружиненных пробников была реализована на плоских пружинах (РИС 7б). Изза этого головы быстро приходили в негодность, и на данный момент такие системы требуют замены в связи с отсутствием производства расходных элементов.

Однако современные технологии позволили создать более конкурентное решение, способное выполнять порядка миллиона контактирований с воспроизводимостью 20 мкм. На сегодняшний день компания Остек-Электро освоила производство измерительных голов для измерения поверхностного и удельного сопротивления четырехзондовым методом (РИС 8). Благодаря собственному производству такие параметры головы, как усилие прижатия, расстояние между иглами и радиус закругления игл могут быть подобраны под конкретные исследуемые материалы. В качестве игл используются надежные подпружиненные пробники от немецкой компании Ingun. Технология монтажа пробников предусматривает их установку в посадочную гильзу, исключающую люфт и латеральное перемещение иглы во время контакта. Такие измерительные головы также успешно применяются в автоматических установках.

В качестве преемника установки ИУС-3 ООО «Остек-Электро» успешно поставляет собственную разработку ИУС-7 (РИС 9). Установка содержит высокоточный источник-измеритель Keithley серии 2400 с базовой погрешностью 0,012 % (внесен в Госреестр СИ), ручное контактирующее устройство с возможностью плавной регулировки усилия прижатия и быстрой замены измерительной головы, персональный компьютер с программным обеспечением «Кристалл» (РИС 10). Программное обеспечение позволяет учесть конкретные размеры образца и рассчитать необходимые поправочные коэффициенты согласно стандарту ASTM F84-99. Функция автоматического протоколирования сохраняет измеренные данные с привязкой к месту измерения на образце и выводит всю необходимую статистику в отчете. Автоматическая подстройка тока исключает инжекцию неосновных носителей заряда в образец и нагрев образца во время измерения.

При необходимости установка может быть оснащена термостабилизированным столом. Данный программно-аппаратный комплекс полностью закрывает вопрос проведения измерений в ручном режиме.

Как уже было сказано ранее, для оценки качества технологического процесса необходимо получить распределение удельного и поверхностного сопротивления на всей поверхности образца. В этом случае требуются автоматические установки, способные перемещать измерительную голову либо стол и проводить измерения по заранее созданному рецепту без участия оператора. Установка SF-P1500 (РИС 11), разработанная ООО «Остек-Электро» совместно с тайваньской компанией Pomme Technologies, способна проводить измерения распределения поверхностного и удельного сопротивления в том числе методом самокомпенсации геометрических эффектов.

Образец располагается на столе c вакуумным прижимом. Перемещение измерительной головы по поверхности образца осуществляется с помощью прецизионных приводов. Важным здесь является надежный и воспроизводимый контакт с образцом, так как это напрямую связано с точностью измерений: прохождение игл сквозь исследуемый слой вследствие чрезмерного прижатия может привести к получению ошибочных измерений и повреждению самого образца. Кроме высокоточного перемещения требуется также изолировать образец от внешних вибраций. Для этих целей используется специальное виброизоляционное основание на воздушных подушках.

Фотопроводимость и фотоэффект могут значительно влиять на результаты измерений при работе с высокорезистивными полупроводниковыми слоями. Чтобы исключить влияние этих эффектов, образец располагается внутри камеры, которая ослабляет воздействие света и внешних электромагнитных полей. Кроме того, все измерительные кабели экранированы и расположены отдельно от кабелей питания.

В программном обеспечении с русскоязычным интерфейсом оператор создает тестовый рецепт, в котором указывает необходимое количество точек на образце, величину измерительного тока, температуру стола и т. д. Затем установка в автоматическом режиме производит измерения согласно рецепту и рассчитывает удельное и поверхностное сопротивление в соответствии со стандартами ASTM и SEMI. Полученные данные подвергаются статистической обработке. Результат измерений представляется в виде таблицы или как 3D/2D-диаграмма (РИС 12).

Помимо измерения удельного и поверхностного сопротивления установка SF-P1500 имеет опцию встроенного термостатирующего стола. Температурный диапазон может быть подобран в зависимости от решаемой задачи. С помощью этой опции удается замерить не только удельное и поверхностное сопротивление, но и температурный коэффициент сопротивления (ТКС), который позволяет получить дополнительную информацию об образце при различных температурах.

С точки зрения метрологии как ручные, так и полуавтоматические установки являются комплексным средством измерения, которое состоит из источника-измерителя, соединительных кабелей и измерительной головы. Поэтому даже если источник-измеритель внесен в Госреестр СИ, необходимо непосредственно убедиться, что результаты измерений не искажаются наводками в кабелях или неправильным расположением игл на образце. Это возможно с помощью использования стандартных образцов. Желательно, чтобы стандартный образец как можно больше соответствовал по характеристикам реальным образцам, на которых проводятся измерения. По результатам аттестации на каждый образец выдается сертификат, который подтверждает его электрофизические параметры в течении определенного срока. После этого срока образец должен пройти периодическую аттестацию. ООО «Остек-Электро» совместно с российскими предприятиями изготавливает и проводит аттестацию стандартных образцов для установок по измерению удельного и поверхностного сопротивления. При наличии такого образца можно соотнести результаты измерения на установке с аттестационными данными и сделать выводы относительно правильности измерений. Более того, при использовании термостабилизирующего стола возникает дополнительный источник погрешности, связанный с температурой самого образца: так как образец обладает толщиной, то верхний его слой всегда будет иметь отличную от стола температуру. В этом случае используется специальный резистор, изготовленный на теплопроводящей подложке, имитирующей подложку исследуемого образца (РИС 13). Его аттестация проходит в камере тепла-холода, где исключается наличие неравномерного нагрева. После этого терморезистор располагается непосредственно на столе и производятся измерения ТКС с помощью установки. Сопоставив полученные результаты измерения ТКС в камере тепла-холода и на термостатирующем столе, можно оценить влияние градиента температуры по толщине образца и точность установки температуры стола на результаты измерения.

Выводы

Несмотря на кажущуюся простоту четырехзондового метода измерения удельного и поверхностного сопротивлений возникает множество трудностей при его реализации на практике. Мы рассмотрели основные моменты, на которые стоит обратить внимание при выборе оборудования, а также способы оценки погрешности результатов измерения. Однако при работе с определенными материалами могут возникать дополнительные нежелательные затруднения. В этом случае перед выбором конкретной установки рекомендуется провести реальные измерения, на основании которых подобрать обеспечивающую достоверные измерения конфигурацию. Такой подход позволит сэкономить и деньги, и время.

ООО «Остек-Электро» обладает многолетним опытом в поставке программно-аппаратных комплексов для измерения удельного и поверхностного сопротивлений: начиная от собственной разработки и сборки измерительных голов и заканчивая написанием программного обеспечения для автоматических установок. Компания имеет необходимое оборудование в своем демонстрационном зале, что позволяет увидеть и провести замеры на реальных образцах. Высококвалифицированные инженеры помогут подобрать необходимые опции или разработать необходимые узлы непосредственно под конкретные требования. Именно такой подход позволит безошибочно найти лучшее решение, особенно для нестандартных задач.

Измерение удельного сопротивления диэлектриков | Серния Инжиниринг

Удельное сопротивление — свойство диэлектриков

Фундаментальное свойство диэлектриков – это удельное сопротивление. Удельное сопротивление может быть использовано для определения пробоя диэлектрика, тангенса угла потерь, содержание влаги, механической целостности и других важных свойств материала. Для измерения таких больших величин сопротивления диэлектриков существуют специальные измерительные приборы – электрометры и используются они благодаря их способности измерять малые токи.

От чего зависит удельное сопротивление?

Удельное сопротивление диэлектрика — это измерение источника известного напряжения, приложенного к образцу, измерение полученного тока и расчета сопротивления с помощью закона Ома. После измерения сопротивления, удельное сопротивление определяется на основе физических параметров испытуемого образца.

Удельное сопротивление зависит от нескольких факторов. Во-первых, оно зависит от приложенного напряжения. Иногда напряжение может изменяться умышленно, чтобы определить зависимость напряжения диэлектрика. Удельное сопротивление также варьируется в зависимости от продолжительности времени, электрификации. Чем больше напряжение, тем выше сопротивление, потому что материал продолжает заряжаться в геометрической прогрессии. Экологические факторы также влияют на удельное сопротивление диэлектрика. В общем, чем выше влажность, тем ниже сопротивление.

Для получения точных сведений теста нужно, чтобы приложенное напряжение, время электрификации и условия окружающей среды должны быть постоянными.

Удельное поверхностное сопротивление

Поверхностное сопротивление (Ом/квадрат) — способность пропускать электрический ток по поверхности диэлектрика — определяется как электрическое сопротивление поверхности диэлектрического материала. Измерение происходит от электрода к электроду вдоль поверхности образца диэлектрика. Так как длина поверхности фиксированная, то измерение не зависит от физических размеров (т.е. толщины и диаметра) образца диэлектрика. 

Объемное удельное электрическое сопротивление

Объемное удельное сопротивление (Ом*см) — способность пропускать электрический ток через его объем — измеряется путем приложения потенциала напряжения на противоположных сторонах образца диэлектрика и измерения результирующего тока через образец.

Удельное объемное электрическое сопротивление определяется как электрическое сопротивление с помощью куба из диэлектрического материала.

Если значение выражено в Ом*см, то это измерение электрического сопротивления через 1 сантиметр куба диэлектрического материала. Если выражено в Ом*Дюйм, то это электрическое сопротивление через 1 дюйм куба изоляционного материала.

Приборы для измерения удельного сопротивления диэлектриков

Измерения поверхностного и объемного удельного сопротивления производятся с помощью электрометра Keithley 6517B совместно с испытательной камерой удельного сопротивления Keithley 8009.

Ниже указана ссылка, где Вы можете прочитать подробнее об измерениях удельного сопротивления при помощи электрометра Keithley 6517B >>

и тестовой оснастки (испытательной камеры удельного сопротивления) Keithley 8009 >>>

Консультация специалиста по оборудованию и проведению измерений 

Если Вам необходима консультация специалиста по проведению измерений, свяжитесь с нашими специалистами. 
На все вопросы по приобретению оборудования для измерения удельного сопротивления Вам ответит наш инженер — Баширов Руслан. 
Тел. +7 (495) 204-13-17, e-mail: [email protected].
Руслан Баширов — Технический специалист по электронно-измерительному оборудованию.

Заявка на электрометр

Закон

Ома | LEARN.PARALLAX.COM

На напряжение в В _A3 влияют два свойства: ток и сопротивление, а закон Ома объясняет, как это работает. Закон Ома гласит, что напряжение (V) на резисторе равно току (I), проходящему через него, умноженному на его сопротивление (R). Итак, если вам известны два из этих значений, вы можете использовать уравнение закона Ома для вычисления третьего:

В некоторых учебниках вместо этого вы увидите E = I × R. E обозначает электрический потенциал, что по-другому означает «вольт».»

Напряжение (В) измеряется в вольтах, которые обозначаются прописными буквами V. Ток (I) измеряется в амперах или амперах, которые обозначаются сокращенно A. Сопротивление (R) измеряется в омах. сокращенно греческой буквой омега (Ω). Уровни тока, которые вы, вероятно, увидите через эту схему, выражены в миллиамперах (мА). Строчная буква m означает, что это измерение тысячных долей ампера. случай k в кОм означает, что измерение производится в тысячах Ом.

Давайте воспользуемся законом Ома для расчета V _A3 в фототранзисторе, пропуская два разных количества тока через цепь:

• 1,75 мА, что может произойти в результате довольно яркого света
• 0,25 мА, что произойдет при менее ярком свете

В приведенных ниже примерах показаны условия и способы их устранения. Выполняя эти вычисления, помните, что милли (м) — это тысяч , а килограмм (k) — это тысяч , когда вы подставляете числа в закон Ома.

Пример 1: I = 1,75 мА и R = 2 кОм

Пример 2: 1 = 0,25 мА и R = 2 кОм

Ваша очередь — Закон Ома и регулировка резистора

Скажем так окружающий свет в вашей комнате вдвое ярче, чем свет, который дает V _A3 = 3,5 В для яркого света и 0,5 В для тени. Другая ситуация, которая может вызвать более высокий ток, — это если окружающий свет является более сильным источником инфракрасного излучения. В любом случае фототранзистор может пропускать через цепь вдвое больший ток, что может привести к трудностям измерения.

Вопрос: Что вы могли бы сделать, чтобы снизить ответное напряжение схемы до 3,5 В для яркого света и 0,5 В для тусклого света?

Ответ: Уменьшите номинал резистора вдвое; сделайте 1 кОм вместо 2 кОм.

• Попробуйте повторить вычисления по закону Ома с R = 1 кОм, ярким током I = 3,5 мА и тусклым током I = 0,5 мА. Вернет ли он V _A3 обратно к 3,5 В для яркого света и 0,5 В для тусклого света с удвоенным током? (Должен; если не для вас, проверьте свои расчеты.)

Как омметры измеряют высокое сопротивление?

В простом омметре в качестве основного измерительного прибора будет использоваться измеритель движения Д’Арсонваля. Хорошее движение будет включать зеркало (изогнутое в соответствии с движением иглы) позади него, чтобы вы могли избежать проблем с параллаксом при чтении движения на глаз. Хорошее движение также будет оценено как \ $ 50 \: \ mu \ text {A} \ $ и, возможно, \ $ 2 \: \ text {k} \ Omega \ $ (подразумевая \ $ 100 \: \ text {mV} \ $ на В наши дни их труднее найти, поскольку они не так дешевы в изготовлении (они механические), а микросхемы и микроконтроллеры значительно снизили соотношение цены и качества с механизмами d’Arsonval.Но, например, TekPower TP7040, похоже, включает в себя такой механизм, и это не дорого. Поэтому я рекомендую их студентам. У них также есть преимущества перед цифровыми измерителями. (См. Преимущества аналогового измерителя.)

Для измерителя, который поддерживает несколько диапазонов омметра, нередко можно найти более одного источника напряжения. Некоторые из старых счетчиков Симпсона включали бы батарею \ $ 1.5 \: \ text {V} \ $ вместе, скажем, отдельную систему батарей, состоящую из четырех \ $ 1.5 \: \ text {V} \ $ батарей, соединенных последовательно, чтобы сформировать источник более высокого напряжения для измерения резисторов с большим номиналом.Они также использовали переключатели для выбора диапазона, в котором резисторы разного номинала могут быть размещены последовательно с перемещением измерителя. Отдельный переменный резистор используется для калибровки дисплея для нулевого показания на шкале с максимальным показанием сопротивления (\ $ \ infty \: \ Omega \ $), регулируемым маленьким винтом на механизме d’Arsonval.

^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

Значения \ $ R_1 \ $ и \ $ R_2 \ $ устанавливаются настройкой переключателя и конструкцией счетчика.Верно и то, что подаваемое напряжение тоже может быть другим.

\ $ R_x \ $ и \ $ R_1 \ $ образуют делитель напряжения (который можно заменить эквивалентом Тевенина), который затем подается на \ $ R_2 \ $ и калибровочный потенциометр \ $ R_3 \ $, прежде чем достигнет измерителя. движение. Вместе это вызывает небольшой ток, который затем перемещает стрелку и позволяет считывать значение резистора со шкалы механизма.

При изменении \ $ R_1 \ $ и \ $ R_2 \ $ при переключении с одного диапазона считывания на другой делитель изменяется, и результирующий ток через измеритель остается в пределах его диапазона и возможностей.На механизме предусмотрены разные шкалы, и вы считываете свое значение с соответствующей шкалы, чтобы получить значение.

Миллиомметры | Instrumart

Миллиом и микроомметры — это прецизионные измерительные приборы, способные измерять очень низкие значения сопротивления в цепях, во многих случаях вплоть до долей микроом — меньше чем одна миллионная ома.

Стандартные омметры, как и мультиметры, могут точно измерять сопротивление вплоть до нескольких сотен Ом.На уровнях ниже нескольких Ом собственное сопротивление омметра, проводов и контактов могут исказить показания и повлиять на результаты. Для точного измерения таких малых сопротивлений можно использовать только миллиомметр.

Приложения для миллиомов и микроомметров

Существует ряд приложений, в которых используются высокоточные показания сопротивления, обеспечиваемые моими миллиомами и микроомметрами. Из их:

• Выключатель и контактный прерыватель сопротивления
• Шина и кабельные муфты
• Крепления корпуса самолета и схемы контроля статики
• Целостность сварных соединений
• Межэлементные соединения в аккумуляторных системах до 600 В пикового напряжения
• Контроль качества резистивных компонентов
• Сопротивление обмоток трансформатора и двигателя
• Рельсовые и трубные хомуты
• Электроды графитовые и прочие композиты
• Сопротивление проводов и кабелей
• Соединение антенны передатчика и молниеотвода

Электрическое сопротивление

Миллиомметры и микроомметры измеряют электрическое сопротивление.Сопротивление — это мера трудности прохождения электрического тока через проводник. Единица СИ электрического сопротивление Ом . Один Ом равен сопротивлению проводника, по которому течет ток в один ампер при приложении разности потенциалов в один вольт. к нему.

Электрическое сопротивление определяется формой и материалом проводника. В этом смысле это похоже на механическое трение. Так же, как труднее протолкнуть воду через длинные, узкая труба с шероховатой поверхностью, чем короткая широкая труба с гладкой поверхностью; протолкнуть заряженные электроны через длинный и тонкий провод из плохого проводника сложнее, чем через короткий, толстый провод из хорошей жилы.

Технология миллиом / микроомметра

За прошедшие годы способ измерения электрического сопротивления значительно изменился. Ранние омметры были основаны на измерительном механизме, известном как ратиометр. Современные омметры сейчас есть электронная схема, которая пропускает постоянный ток через сопротивление, и другую схему, которая измеряет напряжение на сопротивлении. Согласно закону Ома , значение сопротивления (R) определяется делением напряжения (В) на ток (I).

Стандартные омметры обычно используют простую двухконтактную методику измерения, при которой испытательный ток пропускается через измерительные провода и испытуемое сопротивление (R). Счетчик тогда измеряет напряжение на сопротивлении через тот же набор измерительных проводов и соответственно вычисляет значение сопротивления.

Для высокоточных измерений, таких как те, которые требуются для миллиомов или микроомов, двухконтактных измерений недостаточно, поскольку измерительный провод и контактное сопротивление добавляются к значение измерения, вызывающее значительные ошибки.

Чтобы преодолеть эти ошибки, миллиом и микроомметры используют метод измерения с четырьмя выводами, называемый по Кельвину, . Из четырех клемм две используются для напряжения измерения, а другой — для измерения тока. Это сводит к минимуму любое падение напряжения из-за сопротивления первой пары проводов, а их контактное сопротивление не учитывается измерителем.

Современные миллиомметры и микроомметры доступны как в настольных, так и в портативных моделях, каждая со своими характеристиками в отношении диапазонов измерения, точности, частоты дискретизации и разрешения.А Для некоторых моделей также может быть доступен широкий спектр дополнительных функций. Модели могут включать регулируемую частоту дискретизации, автоматический выбор диапазона, возможности регистрации данных, выбираемые диапазоны, несколько каналов, расширенное программное обеспечение, расширенные возможности обмена данными для передачи результатов измерений на компьютеры и принтеры, функции компаратора, функции масштабирования и температурная компенсация. Внешние шунты также могут использоваться для расширения диапазона входного тока.

На что следует обратить внимание при выборе миллиомметра / микроомметра:

• Хотите настольную или портативную модель?
• Какой диапазон испытаний нужен?
• Какая подходящая точность?
• Есть ли какие-либо аксессуары (щупы, шунты и т. Д.).) включены или нужны?
• Требуется ли регистрация данных?
• Какие функции были бы полезны?

Если у вас есть какие-либо вопросы относительно миллиомов или микроомметров, не стесняйтесь обращаться к одному из наших инженеров, отправив нам электронное письмо по адресу [email protected] или позвонив по телефону 1-800-884-4967.

Закон Ома

Закон Ома

---

КОНКРЕТНЫЕ ЗАДАЧИ

• Чтобы проверить закон Ома (V = Ri), построив график V vs.я для провода и к определить сопротивление (R) провода.
• Для проверки удельного сопротивления закон (R = L / A) путем построения графика зависимости R от L для провода и определения удельное сопротивление () для материала, из которого сделана проволока.
• Ознакомиться с методом измерения вольтметром-амперметром. сопротивление.

ОБОРУДОВАНИЕ

Доска с десятью 1-метровыми отрезками проволоки, установленными между опорными стойками, блок питания, аналоговый вольтметр, мультиметр используется как амперметр и позже как омметр, провод для подключения, микрометр.

ГЛОССАРИЙ

• ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (R) устройства определяется как отношение напряжения (В) на устройстве к току (i) через устройство R = V / i. Единица сопротивления, Ом ( , Греческий буква заглавная омега), тогда определяется как сопротивление, когда один вольт существует поперек и через устройство протекает один ампер, = В / А.
• ЗАКОН ОМА состояние некоторых материалов, где сопротивление постоянная независимо от напряжения, приложенного к устройству.Для материалов которые подчиняются закону Ома (некоторые не делают), график зависимости напряжения от тока дает прямая линия, наклон которой является сопротивлением материала.

ИСТОРИЯ

Для некоторых материалов сопротивление остается постоянным независимо от напряжения. применяется поперек него. Считается, что эти материалы подчиняются закону Ома. Поскольку сопротивление (R) является постоянным, график зависимости напряжения (В) от тока (i) дает прямая линия для этих материалов. Обратите внимание, что сопротивление всегда отношение напряжения на устройстве к току через устройство.Но сопротивление постоянно только для тех материалов, которые подчиняются закону Ома. Для В этом эксперименте мы будем изучать материал, который, как известно, подчиняется закону Ома.

Закон Ома предлагает метод измерения сопротивления. Если вольтметр используется для измерения напряжения (В) на неизвестном сопротивлении (R), а амперметр используется для измерения силы тока (i) через то же неизвестное сопротивление, тогда R будет равно R = V / i. В два измерения V и i, конечно, должны быть сделаны одновременно. Некоторые дальнейшее рассмотрение метода вольтметр-амперметр (метод V-A) выявляет что есть врожденная ошибка.Рассмотрим две показанные схемы (cct.) ниже.

В cct. 1, амперметр (A) считывает истинный ток (i) через неизвестный сопротивление (R), но вольтметр (V) считывает напряжение как на A, так и на R. Таким образом, значение V больше, чем требуется, поэтому вычисленное R будет ошибочным, т.е. будет слишком большим: R _расчет = (V _R + V _A ) / i Амперметры обычно спроектирован так, чтобы иметь небольшое внутреннее сопротивление (20 Ом), поэтому, если R велико, затем ошибка (R _calc — R) было бы маленьким я.е., практически вся V-мера проходит через R, и V _A можно не учитывать по сравнению с V _R .

В cct. 2, вольтметр считывает истинное напряжение на R, но теперь амперметр считывает ток (i) и через вольтметр, и через R. Таким образом, измеренный ток больше, чем требуется, поэтому рассчитанный R будет ошибочным, т.е. слишком маленьким:

R _расчет = V / (i _R + i _V ) Вольтметры обычно спроектирован так, чтобы иметь большое внутреннее сопротивление (мегаом), поэтому для практических Поэтому почти все i-мера протекает через резистор R, ток очень мал. протекает через вольтметр высокого сопротивления, а i _V можно не учитывать по сравнению с i _R .Учитывая роль внутреннего счетчика сопротивление, cct. 1 лучше (меньшая ошибка), если R большое, тогда как cct. 2 это предпочтительнее, если R мало.

Омметр и мост Уитстона предоставляют два других метода для определение сопротивления. Омметр, как правило, не является прецизионным устройством. но подходит для многих электронных приложений. Мост Уитстона может доработать, чтобы обеспечить прецизионные меры сопротивления, которые могут потребоваться в использование такого, как термометр сопротивления.

Свойство электрического сопротивления, которое может потребоваться учитывать в некоторых В некоторых случаях это зависит от температуры.Сопротивление (R) дан кем-то: R = R _o (1 + T), где T — температура, R _o — сопротивление при 0 ^o C и — ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ. К счастью, мала для некоторых металлов, таких как медь и алюминий, но может быть относительно большой для других. Последние полезны в качестве термометров сопротивления. Вспоминая, что скорость производства тепла (Мощность = P) в сопротивлении (R), несущий ток (i) определяется выражением

Р = R i ² .температурная зависимость сопротивления может быть или не быть особенно актуально в зависимости от того, большой я или маленький.

Омические материалы или устройства подчиняются закону Ома, но есть неомические вещи, к которым закон не может быть должным образом применен. В то время как Ома Закон действительно имеет широкое применение, но у него есть и ограничения.

ЗАКОН СОПРОТИВЛЕНИЯ состоит в том, что R = L / A, где R — сопротивление провода длина L, площадь поперечного сечения A и изготовлен из материала, СОПРОТИВЛЕНИЕ которого составляет .Логически R пропорционально L, и R также пропорционально l / A, поэтому — константа пропорциональности, которая зависит только от материала, из которого сделана проволока, а не от длина, площадь поперечного сечения или форма провода.

Одной из проверок закона удельного сопротивления может быть измерение сопротивления (R) различной длины (L) определенного калибра (диаметра или поперечного сечения площадь) и вид (материал) проволоки. Линейный график зависимости R от L должен показывают, что R пропорционально L и, согласно закону, наклон этого сюжета должно быть / А.Если измеряется диаметр проволоки, от которой площадь (А) Проволока может быть рассчитана, затем из крутизны зависимости R от L, можно было найти.

ПРОЦЕДУРА

1. Прочтите меры предосторожности при использовании мультиметр как измеритель тока. Имейте в виду, что цвета свинца провода в этом эксперименте будут отличаться от цветов зондов в меры предосторожности.
2. Отрегулируйте источник питания до нуля вольт и подключите цепь, как показано ниже, оставляя зонд вольтметра (P) отключенным в это время.

   Закон Ома

3. Подсоедините щуп вольтметра (P) к клемме 10 и проверьте проводку к убедитесь, что вольтметр (V) считывает напряжение на всем 10-метровом длина провода, в то время как амперметр (A) считывает ток через провод. Установленный амперметр с функцией DCA и диапазоном 10 А. Включите вольтметр. Функция DCV и используйте диапазон 15 В. Включите блок питания и медленно увеличивайте напряжение до тех пор, пока A и V не начнут показывать показания. Это теперь вопрос одновременного чтения A и V, чтобы получить данные для V vs.я сюжет. В диапазон для i должен составлять от 0,2 до 0,8 А, и я не должен превышает 1,0 А. Подумайте о задействованных критериях и выберите текущие приращения, чтобы обеспечить соответствующее количество и распределение точки. Запишите эти данные V vs. i. При попытке прочитать напряжение и ток одновременно, возможно, два партнера могли бы показывать счетчик по какому-либо сигналу.

   Закон об удельном сопротивлении

4. Отрегулируйте напряжение питания до нуля вольт и снимите зонд с терминалы.Увеличивайте напряжение источника питания до тех пор, пока ток через проволока составляет около 0,75 А. Через несколько минут, когда термическое равновесие установится. достигнута, ток должен стабилизироваться. Поднесите датчик к клемме lm и считывать и записывать напряжение и ток одновременно. Продолжайте это процедура до 2м, 3м … 10м. терминалы используются для записи L, V и i на каждом шагу.
5. Используйте микрометр с вернье измерить диаметр проволоки в нескольких местах. Не растягивайте проволока в измерении диаметра.Два измерения на каждом боковом проводе должны быть адекватный. Кроме того, закройте микрометр, прочтите его и выполните коррекцию нуля на последующие чтения. Надежный средний диаметр необходим, чтобы гарантировать, что расчетная площадь является репрезентативной для провода.

   Омметр Метод

6. Прочтите меры предосторожности при использовании мультиметр как омметр. Имейте в виду, что цвета свинца провода в этом эксперименте будут отличаться от цветов зондов в меры предосторожности.
7. Используйте функцию омметра мультиметра для измерения сопротивления 10-метровый провод.Во избежание возможного повреждения счетчика провод нельзя подключать к источнику питания при использовании омметра.
8. Замкните (соедините вместе) провода вывода омметра для чтения и записи сопротивление подводящего провода.

АНАЛИЗ

Закон Ома

1. Постройте график зависимости V от i, прочтите R по наклону и вычислите

   Закон об удельном сопротивлении

2. Вычислить распространяемую ошибку на R из ошибок чтения на V и i для каждой строки в вашей таблице данных.
3. График R против L, читать (не равный наклону, а просто связанный с ним) и вычисляем R.

   Омметр Метод

4. Как значение R омметра соотносится с сопротивлением 10 м провод, как обнаружено на вашем графике V vs. i? Кроме того, сравните с найденным из R vs. L. (Покажите, как вы нашли эти последние R). Обратите внимание, что это сравнение включает метод омметра по сравнению с V-A метод. Кажется, что предыдущее показание омметра следует или не следует корректировать сопротивление подводящего провода? Объяснять.Другими словами, метод омметра дает сопротивление обеих плат. И подводящие провода; другие методы измеряют сопротивление только платы, или они также измеряют сопротивление проводов. Если все три метода Измерьте то же самое, никаких поправок не требуется.
5. Теперь доступны три различных показателя (два графика и омметр) сопротивления 10 м провода. Перечислите эти три R-значения и вычислить среднее значение и стандартное отклонение от среднего (SDOM).Теперь что ты Считайте, что сопротивление вашей 10-метровой длины в форме R ± R? (Дело в том, что после всех этих измерений, R ₁₀ еще точно не известно! Итак — надо признать что некоторая погрешность измерения существует во всех экспериментальных работах.)
6. Определите как минимум два источника случайной (статистической) ошибки.
7. Определите как минимум два источника систематической ошибки.
8. Бонус: посмотрите удельное сопротивление провода в справочнике CRC. Химия и физика и определите материал.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщите то, что вы, , изучили сегодня, (а не то, что вы, , сделали ).

---

Назад к руководству по электричеству и магнетизму

Общие сведения об измерениях объемного удельного сопротивления

Расчет Ом-см, Ом на квадрат или толщины образца, когда известны два из трех значений
& Что представляет собой тонкая пленка по сравнению с объемным материалом?

Термин ом-см («ом-сантиметр») относится к измерению «объемного» удельного сопротивления (также известного как «объемное» удельное сопротивление) полупроводникового материала.Значение в Ом-см — это внутреннее сопротивление данного материала независимо от формы или размера.

Многие материалы, которые являются толстыми или относительно большими, такие как кремниевые слитки (в отличие от тонкой пленки или слоя), могут быть измерены с помощью четырехточечного зонда для определения объемного удельного сопротивления. Сопротивление листа выражается как «Ом на квадрат» и используется при измерении слоя или тонкой пленки полупроводящего материала.

Определение того, что составляет тонкую пленку, основано на соотношении между расстоянием между концами одного из четырех точек зонда и толщиной слоя.Сопротивление листа данного материала будет меняться в зависимости от толщины слоя. Ниже кратко объясняется, как рассчитать сопротивление листа, объемное сопротивление и толщину тонкой пленки, если известны только два из этих трех свойств.

Сопротивление листа (Ом на квадрат), умноженное на толщину материала в сантиметрах, равно объемному удельному сопротивлению (Ом-см).

Ответы на вопросы Джона Кларка, К. Энга, М.I.Mech.E., F.B.H.I., основатель Jandel Engineering Ltd.

В. Насколько толстым может быть образец и можно ли его измерять как тонкую пленку, выраженную в омах на квадрат? Другими словами, в какой момент образец становится настолько толстым, что его больше нельзя измерять как тонкую пленку?

A. Когда толщина превышает 5/8 (62,5%) расстояния между двумя иглами, после чего сопротивление листа требует корректировки более чем на 1%. Итак, 0,625 мм (625 мкм) для головки зонда с шагом иглы 1 мм.

В. Если я измеряю толстый материал для определения объемного удельного сопротивления, выраженного в Ом-см, какой толщины должен быть образец, чтобы его можно было рассматривать как полубесконечный объем, для которого мне не нужно применять поправочный коэффициент?

A. Если толщина равна или превышает пятикратное расстояние между зондами, поправочный коэффициент, применяемый к формуле удельного сопротивления (rho) = 2 x pi x s x V / I, меньше 0,1%

В. Я слышал, что расчеты сопротивления листов все еще применимы при толщине образца до 40% от расстояния между кончиками двух штырей, однако эта информация говорит, что это нормально до 62.5%, что означает, что пластины толщиной до 625 микрон можно измерить с помощью расчетов сопротивления листа. Разве большинство компаний не используют измерения объемного сопротивления при измерении неизолированных кремниевых пластин, большинство из которых имеют толщину около 550 микрон?

A. Вопрос в том, что вы считаете нормальным. Из графика на http://www.fourpointprobes.com/page16.pdf мы видим, что при t / s = 0,625 поправка составляет 0,9898 — фактически 0,99 и в пределах 1%. Расстояние между наконечниками менее 40% и измерения не нуждаются в корректировке.Я думаю, что большинство компаний измеряют объемное сопротивление своих пластин, но не с помощью уравнения объемного сопротивления — вот почему необходимо знать толщину пластин — если бы они использовали уравнение объемного сопротивления, им не нужно было бы знать пластину. толщина.

Если у кого-то есть прибор, который предполагает толщину пластины 550 микрон, он может измерить сопротивление листа и умножить результат на 0,055, чтобы получить объемное сопротивление. Из графика на http://www.fourpointprobes.com/page14.pdf может показаться, что если вы измеряете объем на пластине 550 микрон с помощью головки зонда 1,591 мм, тогда t / s = 0,34, и потребуется применить поправку 0,25.

Расчеты
Заказчик упомянул, что его танталовая пленка была поставлена ​​ему со значением поверхностного сопротивления 8,0389 Ом на квадрат, толщиной пленки 2500 ангстрем и объемным сопротивлением 201,94 мкОм-см. Обычно вы не знали бы все три из них, и поэтому вы могли бы использовать четырехточечный зонд для определения толщины, если было указано объемное удельное сопротивление, или вы могли бы определить объемное удельное сопротивление, если была указана толщина.Если бы у вас не было четырехточечного зонда, но вы знали толщину пленки и объемное удельное сопротивление, вы могли бы рассчитать сопротивление листа образца. Соотношение между этими значениями следующее:

Расчет объемного сопротивления на основе сопротивления и толщины листа:
Толщина слоя в сантиметрах, умноженная на значение сопротивления листа, выраженное в омах на квадрат, равна объемному удельному сопротивлению в Ом-см. Для вышеупомянутого тантала это дает: 0.000025 (толщина в см) x 8,0389 (значение Ом на квадрат) = 0,0002009725, что равно 200,9725 мкОм-см (что отклоняется менее чем на 0,5% от предоставленного значения 201,94 мкОм-см).

Расчет толщины на основе объемного удельного сопротивления и сопротивления листа:
Для расчета толщины слоя с использованием предоставленного значения объемного удельного сопротивления и (измеренного) значения сопротивления листа следует разделить объемное удельное сопротивление на значение сопротивления листа. Итак, снова для вышеупомянутого образца тантала 0.00020194 (201,94 мкОм-см) / 8,0389 (Ом на квадрат) = 2,5120352287004440

4117354364e-5, что составляет 0,00002512035228700 сантиметров, или 2512,0352287 ангстрем (что соответствует ожидаемым 2500 ангстремам).

Расчет сопротивления листа по толщине пленки и объемному сопротивлению:
Объемное сопротивление, деленное на толщину слоя в сантиметрах, равняется сопротивлению листа. Итак, для слоя алюминия толщиной 200 микрон (или 0,02 см), поскольку объемное удельное сопротивление алюминия равно 0.-4. Это предполагает, что алюминиевая пленка чистая, поскольку значение объемного удельного сопротивления было взято из периодической таблицы элементов.

Эти веб-страницы могут быть полезны при выполнении этих расчетов:

http://onlineconversion.com/length_all.htm (открывается в новом окне)

http://www.csgnetwork.com/sntodeccalc.html (открывается в новом окне)

Дополнительные вопросы с ответами Джона Кларка, К. Энга, M.I.Mech.E., F.B.H.I., основателя Jandel Engineering Ltd.

В. «Каков диапазон объемного удельного сопротивления (Ом-см), который может измерять испытательная установка Jandel RM2 в Ом-см?»

A. Это регулярно возникает, и на него трудно ответить — позвольте мне привести пример, чтобы показать проблему. [Обновление: обратите внимание, что тестовый модуль RM2 был заменен несколько лет назад более новыми версиями тестового модуля Jandel. Текущая версия испытательной установки и все версии, следующие за RM2, , испытательные установки серии RM Jandel, , включают программное обеспечение для ПК , которое упрощает задачу расчета объемного удельного сопротивления пластин и объемных материалов, таких как слитки.7 Ом на квадрат. Объемное сопротивление было бы численно равно сопротивлению листа, если бы образец имел толщину 1 см и был изготовлен из того же материала, из которого был получен показатель сопротивления листа. Трудно определить пределы объемного удельного сопротивления, которые может измерить испытательный блок RM2 — например, мы не смогли измерить объемное удельное сопротивление блока платины толщиной 1 см, потому что он слишком высокопроводящий, чтобы испытательный блок RM2 мог получить показания. . Если бы это была платиновая пленка толщиной 200 ангстрем, мы могли бы легко измерить сопротивление листа, и оно было бы примерно 100 Ом на квадрат.

Рассмотрим конкретный образец пластины:

Предположим, что пластина имеет толщину 0,5 мм и ее удельное сопротивление 0,005 Ом-см. Нажав кнопку Ом / кв., Мы можем настроить RM3-AR на выдачу 4,5324 мА, чтобы отображаемое мВ численно было равно сопротивлению листа в Ом / кв. В этой ситуации можно сказать, что:

объемное удельное сопротивление = сопротивление листа x толщина в см.

т.е. 0,005 =	4.5324 x 0,05 см x (мВ)
	—————————————
	4.5324

= 0,005 _____ 0,05

= 0,10 мВ

Это будет отображаемое значение.

Конечно, если бы это была тонкая пленка, толщина была бы намного меньше 0.5 мм и сопротивление листа, соответственно, больше, чтобы можно было более точно рассчитать объемное удельное сопротивление. Это вечная проблема материалов с низким удельным сопротивлением, когда желателен дополнительный вольтметр, способный показывать микровольт или меньше. Такой вольтметр был бы полезен для материала 0,005 Ом-см, особенно если он был толще 0,5 мм.

Если мы предположим, что мы говорим об объемном удельном сопротивлении кремниевых пластин, то, используя формулу rest = 2 x pi x s x V / I, мы рассчитаем это при расстоянии между наконечниками зонда, равным 1.6 Ом-см. Точность системы в пределах 0,3%

Уравнение для расчета Ом-см без преобразования из сопротивления листа:

2 x s x Pi (π) x V / I

Где s — расстояние между каждым из четырех точечных наконечников щупа в см. Если использовать головку зонда с расстоянием между наконечниками 1,591 мм (62,6 мил), поскольку 1,591 мм составляет 1 / (2 x pi) см, он компенсируется до V / I.

В. Я понимаю, что тестовый модуль RM3 может считывать данные непосредственно в омах на квадрат для использования при измерении тонких пленок (сопротивление листа), но как мне измерять толстые материалы, которые измеряются в омах-см (объемное удельное сопротивление) ? Какой текущий уровень выбрать для конкретного материала?

А . [Обновление: испытательный образец RM3 был заменен испытательным устройством серии RM , который включает в себя программное обеспечение для ПК , которое позволяет рассчитывать и сохранять в формате CSV объемное удельное сопротивление как толстых материалов, так и тонких пленок. Новые испытательные блоки серии RM могут считывать непосредственно на экране в Ом-см (объемное удельное сопротивление), если вводится толщина образца или если указывается, что измеряется объемный материал, в дополнение к считыванию любого сопротивления листа, выраженного в Ом на квадрат или в милливольтах.Испытательные блоки серии RM также имеют кнопку, которую можно нажать для автоматического выбора диапазона, чтобы определить лучший выбор входного тока для измеряемого материала. При расчете удельного объемного сопротивления тонких пленок необходимо знать толщину слоя. Если кто-то предпочитает рассчитывать объемное удельное сопротивление без использования программного обеспечения серии RM или при использовании измерительной электроники, которая не будет считывать значения в Ом-см, есть относительно простой способ: переключиться из режима Ом-на-квадрат, чтобы электроника считывает в милливольтах и ​​следуйте этим инструкциям:]

При измерении Ом-см в идеале вы захотите использовать ток, который упростит математические вычисления.

Формула: 2 x pi x s x V / I, где s — расстояние между каждой иглой в см. Если вы используете датчик с расстоянием между наконечниками 1,591 мм (~ то же, что и 62,6 мил), это упрощает математические вычисления, поскольку 0,1591 равно 1 / (2 x пи). Следовательно, у нас будет:

Удельное сопротивление = V / I

Это означает, что если используется ток 1 мА, то измеренное значение напряжения (в милливольтах) = удельное сопротивление образца в Ом-см.

Если вы хотите проводить измерения в диапазоне «Высокий», возможно, напряжение будет слишком высоким для измерения.В этом случае вы можете попробовать 100 мкА, и результат в мВ нужно будет умножить на 10. Если значение напряжения достаточно низкое (возможно, 9 мВ или около того), вы можете увеличить ток до 10 мА, а затем результат в мВ можно разделить на 10, чтобы получить удельное сопротивление (более высокие токи иногда могут дать более стабильные результаты). [Подробнее об измерении объемного удельного сопротивления без использования программного обеспечения можно прочитать здесь: http://www.fourpointprobes.com/hm21-srm-hand-held-meter-with-srm-probe-head/. Та же процедура, которая описана в отношении ручного измерителя HM21, применима и к испытательным установкам серии RM, однако более поздние версии испытательного прибора серии RM будут считываться на дисплее в Ом-см, если ввести толщину пленки или если один указывает, что измеряется объемное удельное сопротивление материала.По сравнению с HM21, испытательные блоки серии RM имеют больший диапазон измерения на обоих концах шкалы, и они автоматически выбирают диапазон, тогда как HM21 не выполняет автоматический выбор диапазона. И испытательный стенд серии RM, и HM21 включают программное обеспечение, которое можно использовать для расчета объемного удельного сопротивления.]

Некоторую информацию о выборе наилучшего выбора входного тока при использовании электроники с четырехточечным датчиком, которая не поддерживает автоматический выбор диапазона, можно найти здесь: http://www.fourpointprobes.com/reversing_current.pdf

В. Что, если я хочу измерить объемное удельное сопротивление с помощью зонда с шагом наконечника 1 мм вместо 1,59 мм? Могу ли я установить входной ток так, чтобы значение в милливольтах по-прежнему соответствовало объемному удельному сопротивлению в Ом-см?

A. Это можно сделать, однако математика в этом случае будет выполняться путем регулировки тока, а не регулировки промежутка. Следовательно:

R (b) = 2 x pi x s x V / I

R (б) = 0.62832 х V / I

Мы умножаем на расстояние (1 / 0,62832 дает 0,1591 мм), но мы делим на ток, поэтому ток должен быть 628,32 мкА (0,62832 мА)

Этот ток может быть увеличен / уменьшен в 10 раз, если этого требует образец. (см. следующую ссылку для получения информации о выборе наилучшего выбора входного тока при использовании электроники с четырехточечным датчиком без автоматического выбора диапазона: http://www.fourpointprobes.com/reversing_current.pdf

Такие измерения необходимо проводить с помощью программируемого источника тока, такого как испытательный блок серии RM, который позволяет использовать такой входной ток.-3 = 1,05 МОм / квадрат

Итак, для слоя меди толщиной 16 микрон или меньше можно использовать серию RM. Если бы вы попытались измерить кусок меди толщиной, скажем, 1 мм, то его нельзя было бы измерить с помощью метода четырехточечного зонда. Четырехточечный зонд можно использовать для расчета сопротивления листа очень проводящих материалов, и, если известна толщина слоя, можно рассчитать объемное сопротивление. Или, если известно объемное удельное сопротивление материала, можно измерить тонкую пленку, чтобы вычислить толщину слоя.

---

Четырехточечные зонды — это подразделение компании Bridge Technology. Чтобы запросить дополнительную информацию, позвоните в Bridge Technology по телефону (480) 988-2256 или отправьте электронное письмо Ларри Бриджу по адресу: [email protected]

▷ Измерение сопротивления омметром

Новая статья из серии учебных пособий, которые Насир — один из самых плодовитых наших членов — написал по измерительным приборам. На этот раз он сосредоточился на омметре.

Вы тоже можете присылать нам статьи.Просто отправьте письмо команде!

Что такое омметр?

Омметр — еще один интересный измерительный прибор, который используется для измерения сопротивления между любыми двумя точками цепи. Это чрезвычайно важно и широко используется в настоящее время для анализа схем и отладки.

Поскольку мы знаем, что единицы сопротивления — омы, мы знаем, откуда взялось название этого устройства, поскольку оно измеряет омы между любыми двумя точками в цепи.

Как омметр измеряет сопротивление?

Для измерения сопротивления в цепи в первую очередь необходимо проверить, что омметр должен иметь собственный встроенный источник напряжения.Это может быть небольшая батарея, обычно 1,5 В, используемая для обычных повседневных целей, но также доступны и другие номиналы.

Необходимость во встроенном источнике напряжения возникает из-за того, что для измерения сопротивления омметр пропускает ток через это место, а затем измеряет падение напряжения, которое является сопротивлением через выходное значение тока.

Для измерения неизвестного сопротивления сначала отключается подача напряжения в цепи, а затем два щупа омметра подключаются к двум точкам, между которыми необходимо измерить значение сопротивления.

Красный зонд подключается к положительной стороне цепи, а черный зонд подключается к заземленной стороне цепи, как показано ниже:

Когда омметр включен, ток от батареи проходит через цепь, и измеряется падение напряжения или сопротивление, то есть противодействие потоку электронов.

Виды омметров

Омметры

доступны в двух формах: цифровой омметр и аналоговый омметр. Цифровой омметр отображает значение неизвестного сопротивления в цифровом виде в виде числовых цифр.А аналоговый омметр перемещает значение посредством перемещения, необходимого на отмеченной шкале. Когда ток, проходящий через цепь, является максимальным по отношению к входному напряжению, сопротивление считается минимальным в соответствии с законом Ома.

И наоборот, при минимальном токе сопротивление становится максимальным, и стрелка перемещается в крайний левый угол шкалы, чтобы указать максимальное значение в омах, как показано на рисунке ниже:

Омметр также можно использовать для измерения переменного сопротивления переменного резистора.

Калибровка омметра

Чтобы проверить, правильно ли работает ваше измерительное устройство, просто соедините два щупа омметра друг с другом.

Это должно показать минимальный уровень сопротивления, который в идеале равен нулю и может практически составлять несколько микро или миллиом.

Применение омметра

1. 1. В настоящее время они широко используются для проверки целостности цепи, то есть, если через цепь протекает достаточный ток или существует бесконечное сопротивление между двумя точками и цепь отключена.

1. Они также используются в качестве лабораторного испытательного оборудования в различных экспериментах и ​​в учебных целях.
2. Они весьма полезны при отладке небольших микросхем, таких как печатные платы и прочего, которые необходимо реализовать в чувствительном оборудовании.

Заключение

Пока что это все касалось омметров. Надеюсь, эта статья была полезной и помогла вам разобраться в работе омметра.

У меня есть для вас еще пара измерительных приборов.Чтобы узнать больше об этих измерительных приборах, продолжайте посещать блог.

Спасибо за чтение моих статей,

Насир.

Измерение гигаомов простым мультиметром

Измерение гигаомов простым мультиметром

---

---

Введение

Цифровой мультиметр (или DMM) — очень удобный инструмент в лаборатории и ваш верный друг для большинства простых электрических измерений.Он может измерять напряжение, ток, сопротивление и часто многое другое. Он может точно обрабатывать значения, которые вы хотите измерить, почти всегда: просто подключите провода, выберите желаемую функцию, соответствующий диапазон (при необходимости), и вы готовы к работе.

Но бывают случаи, когда вы хотите, чтобы он мог сделать немного больше. Например, однажды я хотел измерить сопротивление изоляции некоторых материалы. Здесь мы говорим о ГОм (гига-Ом, 10 ⁹ Ом) и возможно ТОм (тераом, 10 ¹² Ом).Вы не можете измерить это с помощью цифрового мультиметра … или можете?

Что ж, подходящий прибор для этого — электрометр. Он точен, может измерять до нескольких ПОм (пета-Ом, 10 ¹⁵ Ом), но он стоит столько же, сколько новый автомобиль … и, что самое печальное, У меня его нет. Лучший мультиметр, который у меня есть, может считывать значения сопротивления до 50 МОм. (мегаом, 10 ⁶ Ом), средние (дешевые) цифровые мультиметры считывают до 10 или 20 МОм … я бы хотел прочитать значения около 1000 раз или даже на 10’000 выше.Надеюсь, есть очень простой прием, позволяющий расширить диапазон; это далеко не так точен, как электрометр, но это намного лучше, чем ничего. И все, что вам нужно, это ваш цифровой мультиметр и батарейки. Давайте посмотрим.

---

Как это работает

Когда вы выбираете функцию сопротивления вашего цифрового мультиметра, он подает небольшой Напряжение постоянного тока на его выводах, так что ток может течь через неизвестное резистор, он отрегулирует этот ток до некоторого удобного значения и, считывая напряжение, ток и, используя закон Ома, он будет отображать соответствующее сопротивление.Если резистор слишком большой, небольшое напряжение не сможет протекать достаточно ток, и цифровой мультиметр отобразит сообщение о выходе за пределы диапазона. Итак, первая часть уловки — помочь цифровому мультиметру, подключив внешний напряжение, превышающее то, что он обычно может обеспечить, и измерять ток в неизвестный резистор.

Обычно, когда вы хотите измерить ток, вы просто выбираете текущий функция вашего цифрового мультиметра: дисплей показывает непосредственно в амперах, а входное Импеданс очень мал, поэтому вы не слишком сильно нарушаете схему.Но вы можете читать только до 1 мА, может быть, 100 мкА или даже немного меньше, в зависимости от вашего цифрового мультиметра, но ток протекает с большим значением резистор намного ниже, скажем, 1 нА (наноампер, 10 ⁻⁹ A) или менее. «Текущая» функция вашего мультиметра здесь вам не поможет.

Но решение очень простое: просто используйте вместо этого функцию напряжения: вы просто измеряете напряжение на его большом входном импедансе, скажем 10 МОм или около того.Если вы прочитаете 10 мВ, более 10 МОм, это 1 нА. Если вы прочитаете 1 мВ, это 100 пА (пикоампер, 10 ⁻¹² А). В нормальной ситуации шунтирующий резистор 10 МОм был бы необоснованным. высокий, чтобы пропустить через него любой практический ток, но здесь сопротивления мы которые пытаются измерить, настолько велики, что 10 МОм — очень удобный ценить.

Итак, настройка будет выглядеть примерно так: вам нужен внешний источник испытательного напряжения U ₀ , опционально защитный резистор R _S , ваш верный мультиметр (с входным сопротивлением R _M ) и, конечно же, резистор большого номинала для измерения R _X .Ну, может, тебе еще понадобится карманный калькулятор или калькулятор встроен в эту веб-страницу.

Принципиальная схема измерительной установки.

Принципиальная схема представлена ​​на рисунке выше и также очень просто: все просто последовательно соединено. Вам действительно не нужно подключать отрицательную клемму аккумулятора к земля (даже если это неплохая идея): символ земли просто напоминает где эталон 0 В для измерений.

Уравнение для расчета R _X — это просто «напряжение divider «формула делителя изменена для включения R _S :

Возьмем пример: предположим, что ваше испытательное напряжение U ₀ равно 50 В, ваш мультиметр имеет сопротивление R _M 10 МОм, а ваш защитный резистор R _S составляет 1 МОм. Если ваш цифровой мультиметр измеряет 500 мВ, ваш тестируемый резистор R _X является 989 МОм; это так просто.

Выполняя эти измерения, убедитесь, что у вас достаточно времени, чтобы емкости для зарядки и достижения устойчивого состояния. Помните, что 10 пФ и 100 ГОм имеют постоянную времени, равную единице. второй … если вы видите, что значения все еще меняются, подождите несколько секунд пока показания не станут стабильными.

Прежде чем взглянуть на все эти элементы один за другим, чтобы обсудить, как выберите их, их плюсы и минусы, вот простой калькулятор, который определить сопротивление всего за один клик.

---

Мы уже видели, что формула для определения сопротивления довольно проста, но вычислять вручную на карманном калькуляторе может быть утомительно, поэтому я создал это простой инструмент для автоматизации операций. Просто введите значения для U ₀ , R _M , R _S и U _M и нажмите кнопку «вычислить», чтобы найти R _X . Если вам известна погрешность измеренного напряжения, введите ΔU _M , и вы также получите минимум и максимум пределы расчетного сопротивления.Если вам все равно, просто используйте 0 или игнорируйте эти значения.

---

Используйте самый лучший и самый точный мультиметр, который у вас есть. Вы будете слишком далеко выходить за рамки, каждая маленькая ошибка ухудшит ваш результаты: используйте лучшее, что есть под рукой. Вам также необходимо знать его входное сопротивление как можно точнее для (всех) его диапазоны постоянного напряжения. Обычно это около 10 МОм, и, возможно, это написано в его техническом описании, но также зависит от диапазона напряжения, который вы используете, и, скорее всего, от тот самый инструмент, который у вас в руках.Итак, я предлагаю измерить это. Попробуйте использовать другой цифровой мультиметр, если у вас есть запасной.

Использование другого мультиметра для измерения импеданса прибора. (нажмите, чтобы увеличить).

Мой Fluke 179, например, имеет очень расплывчатую таблицу данных, в которой указано только «входной импеданс:> 10 МОм» … недостаточно для любого расчет. Я измерил его с помощью другого Fluke 177 и смог определить следующее: импедансы:

Диапазон	Входное сопротивление R M
600 мВ	10.00 МОм
6 В	11,12 МОм
60 В	10,11 МОм
600 В	10,02 МОм
1000 В	10,01 МОм

Входное сопротивление зависит от используемого диапазона. Убедитесь, что вы знаете, какой диапазон выбран, и используете правильное значение, особенно если ваш цифровой мультиметр автоматически выбирает диапазон.

При проведении этого измерения убедитесь, что напряжение, подаваемое цифровым мультиметром, измерение сопротивления не выходит за пределы диапазона измерения мультиметра. измеряется. Например, если вы пытаетесь измерить входное сопротивление В диапазоне 600 мВ при испытательном напряжении 2,5 В вы, вероятно, получите неправильное значение, потому что защита цифрового мультиметра от перенапряжения может изменить сопротивление.

Если у вас только один цифровой мультиметр или он не справляется с этой задачей, вы все равно можете Определите входной импеданс, измерив известный резистор высокого номинала с метод, описанный на этой странице, и отрегулируйте импеданс в соответствии с рассчитанное значение к действительному значению резистора.Я использую резистор 10 МОм, потому что его тоже можно измерить напрямую. с цифровым мультиметром, и это значение по-прежнему легко найти (большие значения редко). Вы также можете использовать несколько резисторов 10 МОм, которые можно измерить. индивидуально, а затем соединены последовательно, чтобы сформировать резистор большего размера из известных ценить.

Измерение резистора 10 МОм для проверки входного импеданса прибора. (нажмите, чтобы увеличить).

---

Для проведения измерений нам нужен внешний источник напряжения.Чем выше напряжение, тем выше точность. Но давайте будем разумными: будьте осторожны, оставайтесь ниже 50 В. Например, используйте последовательно пять батарей 6LR61 9 В: вы получите 45 В, возможно, даже немного больше с новыми батареями и все безопасно на ощупь. Поскольку в тестируемом резисторе почти нет тока (это почти изолятор) просадка напряжения из-за подключения нагрузки сильно Не ошибка.

До 50 В все безопасно прикасаться, ничего страшного не случится.Использование более высокого напряжения сделает измерение более точным или позволит измерение более высоких значений резисторов, но это рискованное дело. Я делаю это, но настоятельно рекомендую не делать этого. Если да, то вы действительно должны знать, что делаете. Делайте это на свой страх и риск.

Для этого необходимо использовать напряжение постоянного тока. Причина, по которой вы не можете использовать переменный ток, заключается в том, что любая паразитная емкость важную роль и испортят ваши измерения: при 50 Гц даже крошечный пФ ваш тестируемый резистор представит параллельное реактивное сопротивление 3 ГОм: на первый взгляд кажется большим, но слишком маленьким, чтобы быть пренебрегали.

---

Предохранительный резистор R _S строго не нужен, но хороший идея. Я обычно использую 1 МОм, но это значение не критично. Его роль — ограничить ток, если вы случайно сделаете короткое замыкание. или трогать то, чего не следует.

Короткое замыкание на массу источника 500 В через 1 МОм резистор даст ток всего 500 мкА: я не тестировал (это было бы глупо), но он не должен кусать палец, если вы случайно прикоснуться к нему и, вероятно, также должен предотвратить срабатывание вашего красивого цифрового мультиметра, если вы Тестируемый резистор больше похож на короткое замыкание, чем на изолятор.Это дешевая страховка: чудес не сотворит, но может помочь.

1 МОм достаточно мал, чтобы им можно было пренебречь, но его также очень легко вычтите его из конечного результата. В калькуляторе на этой странице я включил его как хорошо. Если вы его не используете, или если вы измеряете U ₀ после предохранительного резистора, просто введите «0» в качестве значения для R _S .

---

Помехи

Из-за очень высокого импеданса, задействованного в этой установке, измерения могут быть подвержены ошибкам из-за помех.Мы уже говорили, что использование постоянного тока очень важно для предотвращения случайных эффектов. емкости, но близлежащие электрические и магнитные поля также могут ошибки. Не все мультиметры экранированы должным образом, не все из них нечувствительны к компонентам переменного тока, связанным с крошечным напряжением постоянного тока, поскольку они должно быть. Перед выполнением любых измерений подготовьте настройку и убедитесь, что вы прочитали ноль вольт, когда напряжение питания не запитано (или не подключено).Если вы этого не сделаете, переместите все в металлический ящик, чтобы защитить вашу установку от помехи.

Вы также заметите, что простое движение руками или телом меняет чтений немного. Если все обнулится, когда вы перестанете двигаться, все в порядке, если вы слишком сильно влияя на измерения, переместите всю вашу установку в металлический контейнер.

---

Точность

Прежде чем мы рассмотрим вопрос точности, мы должны помнить, что сопротивление, которое мы измеряем, изменяется как 1 / U _M : чем меньше напряжение тем больше резистор.Но это также означает, что крошечная ошибка на крошечном напряжении приводит к большой неуверенность в сопротивлении. Кроме того, U _M прямо пропорционален U ₀ : a более высокое испытательное напряжение приводит к более высокому измеренному напряжению: если погрешность на измеряемом напряжении то же самое, это увеличивает точность измерения результат. В следующей таблице показаны напряжения, которые можно измерить в течение пяти разные резисторы и четыре разных испытательных напряжения.

Ожидаемое напряжение U M		Испытательное напряжение
		U 0 = 15 В	U 0 = 50 В	U 0 = 150 В	U 0 = 500 В
Резистор для измерения R M	100 МОм	1’363.6 мВ	4’545,4 мВ	13’636,4 мВ	45’454,6 мВ
	1 ГОм	148,5 мВ	495,1 мВ	1’485,2 мВ	4’950,5 мВ
	10 ГОм	15,0 мВ	50,0 мВ	149,9 мВ	499,5 мВ
	100 ГОм	1.5 мВ	5,0 мВ	15,0 мВ	50,0 мВ
	1 ТОм	0,2 мВ	0,5 мВ	1,5 мВ	5,0 мВ

Не все цифры на дисплее вашего цифрового мультиметра точны, и нужно знать, как точное измерение — следует обратиться к техническому описанию прибора или, даже лучше, к его сертификату калибровки.Представим, что мы измеряем эти напряжения с точностью до ± 2 мВ: в следующей таблице показана ошибка рассчитанного значение сопротивления.

Измеренная точность R M с погрешностью ± 2 мВ на U M		Испытательное напряжение
		U 0 = 15 В	U 0 = 50 В	U 0 = 150 В	U 0 = 500 В
Резистор для измерения R M	100 МОм	+0.16 МОм −0,16 МОм	+0,048 МОм -0,048 МОм	+0,016 МОм -0,016 МОм	+0,0048 МОм -0,0048 МОм
	1 ГОм	+0,014 ГОм −0,013 ГОм	+0,0041 ГОм −0,0041 ГОм	+0,0014 ГОм −0,0014 ГОм	+0,00041 ГОм −0,00041 ГОм
	10 ГОм	+1.5 ГОм −1,2 ГОм	+0,42 ГОм −0,39 ГОм	+0,14 ГОм −0,13 ГОм	+0,040 ГОм −0,040 ГОм
	100 ГОм	+ ∞ ГОм −57 ГОм	+67 ГОм −29 ГОм	+15 ГОм −12 ГОм	+4,2 ГОм −3,8 ГОм
	1 ТОм	+ ∞ ТОм −0,93 ТОм	+ ∞ ТОм −0.80 ТОм	+ ∞ ТОм −0,57 ТОм	+0,6667 ТОм -0,2857 ТОм

Возьмем пример: если вы измеряете резистор 10 ГОм с Испытательное напряжение 50 В, мы уже видели, что ваш мультиметр должен показать 50 мВ. Если у вас есть ошибка ± 2 мВ для этого значения, вы ожидаете реального напряжение должно быть в пределах от 52 мВ до 48 мВ, что соответствует 9,61 ГОм и 10,42 ГОм. В таблице указано, что это значение находится в пределах -0.39 ГОм и +0,42 ГОм от 10 ГОм, что тоже самое.

Как видно, неопределенность сопротивления быстро становится очень большой для большое сопротивление: легко достаточно точно измерить 10 ГОм всего 50 В; для измерения 100 ГОм более высокое напряжение будет лучше, если вы думаете, что справитесь с риском. А для измерения 1 ТОм … ну не только высокое напряжение нужно, но и также очень точный цифровой мультиметр: если вы можете прочитать 5 мВ ± 0,2 мВ (это то, на что способен мой Fluke 179), при испытательном напряжении 500 В вы может считывать 1 ТОм в пределах −0.038 ТОм и +0,042 ТОм. С лучшим цифровым мультиметром вы, безусловно, могли бы добиться большего. Но остерегайтесь высокого напряжения: я вас предупреждал, делайте это на свой страх и риск.

В любом случае, даже если этот метод станет менее точным для больших сопротивлений и вы не можете определить точное значение, измеряя только несколько милливольт, тем не менее, это измерение может быть полезно и намного лучше, чем ничего. Например, при сравнении двух изоляторов это крошечное небольшое напряжение может быть достаточно, чтобы показать утечку и помочь вам выбрать лучший материал, даже если он не позволит вам точно определить его сопротивление.

Погрешность мультиметра часто выражается двумя терминами: процент на показания и абсолютная погрешность при подсчете. Например, для моего Fluke 179 указано ± 0,09% и ± 2 единицы счета в диапазон 600 мВ, где «count» — это одна единица крайнего правого цифра. Это означает, что если я прочту, скажем, 315,7 мВ, первый член представит ± 0,3 мВ погрешности и второй ± 0,2 мВ для общей ± 0,5 мВ: фактическое напряжение где-то между 315.2 и 316,2 мВ. С другой стороны, если я прочитал 12,5 мВ, первый член теперь дает вклад в всего ± 0,011 мВ, но второй все равно ± 0,2 мВ а фактическое напряжение составляет от 12,3 до 12,7 мВ.

---

Простой источник постоянного тока высокого напряжения

Я знаю, что это опасно, но когда мне нужна дополнительная точность, я использую высокий источник напряжения. Но я знаю, что делаю (надеюсь), и принимаю все необходимые меры предосторожности.Например, всегда отключать все дважды (выключать и отключать) прежде чем прикасаться к какой-либо части — хорошая привычка. Кроме того, замкните провод высокого напряжения на землю с помощью изолированного щупа. прежде чем прикасаться к нему — еще одна хорошая привычка. И всегда держать подключенным дополнительный вольтметр, чтобы убедиться, что напряжение действительно ушел в ноль тоже хорошая идея. Но это зависит от вас: я рекомендую вам не делать этого, но если вы играете с опасные напряжения (более 50 В) вы уже должны знать все это прочее и многое другое.Так что делайте это на свой страх и риск.

При этом мне часто нужно высокое напряжение (пара сотен вольт или около того). для многих приложений это только одно. Другие предназначены для питания электронных или газоразрядных трубок. Обычно я использую вариак, чтобы отрегулировать сетевое напряжение в диапазоне от 0 до 280 В _AC , просто потому, что это то, на что способен мой вариак. Затем я исправляю и подаю это напряжение, чтобы получить регулируемое напряжение постоянного тока между 0 и 400 В _DC .Чтобы упростить настройку, я построил коробочку с выпрямителем, фильтром. конденсатор, выключатель нагрузки, резистор утечки и контрольная лампа. Поскольку я считаю, что это удобное устройство, когда вам нужно высокое напряжение постоянного тока, вот принципиальная схема:

Принципиальная схема моего выпрямительно-фильтрующего блока.

Это позволяет использовать двухполупериодный мостовой выпрямитель или полуволновой (простой диод). выпрямитель, в зависимости от того, нужно ли заземление.Имейте в виду, что нейтральный провод вашей сети, скорее всего, заземлен где-нибудь в вашей распределительной коробке. Мой вариак — настоящий трансформатор с изолированной вторичной обмоткой, но большинство вариаки — это простые автотрансформаторы без изоляции от сети линия; в этом случае рекомендуется установить дополнительный изолирующий трансформатор. Опять же, убедитесь, что вы знаете, что делаете здесь.

Изображение внутренней части блока фильтра выпрямителя.(нажмите, чтобы увеличить).

Изображение передней панели блока выпрямителя-фильтра. (нажмите, чтобы увеличить).

---

Некоторые примеры

Давайте теперь посмотрим на несколько примеров, давайте измерим несколько больших сопротивлений. После настройки источника напряжения и приборов первым делом необходимо сделать — это проверить его вообще без резистора: через несколько секунд стабилизации цифровой мультиметр установится на 0.0 мВ: хорошие новости, нет проблемы с помехами. Затем давайте попробуем резистор 10 МОм: он проверяется на 10,28 МОм при прямом считывании с цифрового мультиметра и при 10,30 МОм с настройкой: у нас все хорошо. Давайте попробуем подключить последовательно пять резисторов по 10 МОм: я измерил их все. один за другим, и они в сумме составляют 50,57 МОм; эта установка гласит 50,58 МОм. Отлично: все ок, замерим что-нибудь побольше.

Давайте попробуем, например, дерево: когда я был ребенком, мне говорили, что дерево — это электрический изолятор.В этом утверждении есть доля правды. Действительно, он использовался в качестве изолятора более века назад … и очень быстро заменены другими материалами, доступными в то время, такими как стекло или фарфор. На самом деле дерево — очень плохой изолятор, и его, безусловно, следует избегать. электрическая изоляция по двум причинам: она впитывает воду и действительно горит с легкостью.

Измерение сопротивления зубочисткой. (нажмите, чтобы увеличить).

Но это интересный материал для тестирования: давайте узнаем, как его утеплить. является. Зубочистка удобной формы сделана из дерева. Сначала я взял новую сухую зубочистку из новой коробки и подключил свой тест. настроил и измерил более 300 ГОм: не лучший изолятор в мире мир, но все равно респектабельный … но подождите, давайте проведем еще один тест: давайте отсоедините зубочистку, подержите в руке 30 секунд и измерьте И снова: на этот раз его сопротивление упало до 112 ГОм… гул, а не как хорошо как раньше. А еще есть удивительный феномен: если дышать или дуть на зубочистка во время измерения ее сопротивление значительно падает. Вероятно, это связано с влажностью вдыхаемого воздуха. впитывается зубочисткой. Я мог наблюдать значения 2 ГОм или меньше, которые быстро восстанавливаются после перестань это делать. Это в 100 раз больше проводимости! Может быть, вы сможете сделать из него гигрометр, но дерево отстойно как изолятор.Для финального теста я окунул (отсоединенную) зубочистку в водопроводную воду, высушил его тканью, подождал 10 минут, чтобы убедиться, что он больше не выглядит мокрым и снова измерил: 1,45 МОм, примерно в 200000 раз больше проводящий. Это определенно больше не изолятор: не использовать дерево в качестве электричества. изолятор — мудрый выбор.

Измерение сопротивления изоляции небольшого отрезка изолированного провода. (нажмите, чтобы увеличить).

А теперь замерим «настоящие» изоляторы: взял пять маленьких проводов. вырезы от нового трехфазного кабеля. На изоляцию нанесено клеймо «ПВХ». Сначала я удалил медь изнутри и попытался измерить только изоляцию. материал, но его сопротивление было слишком высоким, и цифровой мультиметр показал только 0,0 мВ. У него определенно есть сопротивление, но это недостижимо для этого простого метода. Поэтому мне пришлось измерить изоляцию с медным проводом в ней: путь ток в изоляции короче и идет снаружи провод внутрь, отодвигается на несколько сантиметров в сторону и возвращается наружу снова, как показано на рисунке ниже.Я также измерил сопротивление снаружи внутрь провода шумоизоляция, найдя примерно половину стоимости. Алюминиевая фольга, оборачивающая провода, имеет длину около 1 см и 1 см. отдельно.

Изображение измерения изоляции снаружи до внутри и назад к внешней стороне изолированного провода ПВХ (изображение слева) и от снаружи внутрь того же провода (изображение справа). (нажмите, чтобы увеличить).

Все провода измерены в диапазоне 6 ТОм, кроме черного. что было всего около 2 ТОм. Похоже, это нормально, потому что черный пигмент, использованный для окрашивания пластиковый материал, если он часто основан на углеродных частицах, которые слегка проводящий. У меня нет возможности проверить эту гипотезу, но мои измерения наверняка показывают что черная изоляция более проводящая, чем другие цвета. Обычно это не проблема, но, возможно, стоит подумать, если вы конструировать электрометр…

У меня также был проложен провод с изоляцией из ПВХ, который я использовал в качестве антенны в своем сад около года, прежде чем я заменил его на голый медный провод. Я измерил сопротивление изоляции и нашел удивительно низкое значение: около 500 ГОм. Это в 10 раз меньше того, что я только что измерил на новых проводах. Я думаю, что низкое сопротивление связано с повреждениями, вызванными погодными условиями (большинство вероятно УФ-излучением). К сожалению, у меня нет отрезка того же провода, который бы не подвергался воздействию элементы для сравнения, поэтому я не могу быть уверен.Тем не менее, это интересное измерение.

Наконец, я попытался измерить некоторые другие изоляторы: кусок платы FR-4 PCB. (примерно такие же размеры, как зубочистка), предметное стекло микроскопа и кусок трубки из ПТФЭ (тефлона). FR-4 показал себя на отметке около 4 ТОм, но я не уверен, что это было действительно его сопротивление или просто грязь на поверхности. Я не смог очистить его лучше. Кстати, хорошая практика — всегда тщательно очищать все поверхности: грязь, пыль, отпечатки пальцев, влага и другие загрязнения могут существенно влияют на измерения высокого сопротивления.Стекло и ПТФЭ были слишком высокими, чтобы их можно было измерить.

В следующей таблице приведены мои измерения. Это не исчерпывающий список или источник достоверных данных: это просто сбор случайных измерений, чтобы проиллюстрировать, что может (или не может) быть измеряется этим методом. Я знаю, что им не хватает научной строгости, но они дают представление.

Образец	Испытательное напряжение U 0	Измеренное напряжение U M	Импеданс цифрового мультиметра R M	Тестируемый резистор R X
Ничего — обрыв	395.3 В	0,0 мВ ± 0,20 мВ	10,00 МОм	> 20 ТОм
Резистор 10 МОм	394,1 В	194,3 В ± 0,37 В	10,02 МОм	10,30 МОм ± 0,04 МОм
Строка из 5 резисторов по 10 МОм	390,6 В	64,58 В ± 0,078 В	10,02 МОм	50,58 МОм ± 0,07 МОм
Зубочистка сухая из коробки	391.8 В	11,9 мВ ± 0,20 мВ	10,00 МОм	329,2 ГОм ± 5,7 ГОм
Зубочистка после удержания в пальцах в течение 30 секунд	391,5 В	34,8 мВ ± 0,23 мВ	10,00 МОм	112,6 ГОм ± 0,8 ГОм
Зубочистка при дыхании	391,1 В	1,620 В ± 1,7 мВ	11.12 МОм	2,673 ГОм ± 0,003 ГОм
Зубочистка, смоченная в воде и просушенная в течение 10 минут	392,3 В	342,6 В ± 0,5 В	10,02 МОм	1,454 МОм ± 0,017 МОм
Черный провод с ПВХ изоляцией	390,4 В	1,8 мВ ± 0,20 мВ	10,00 МОм	2,169 ТОм [1,952 … 2,440] ТОм
Жёлто-зелёный провод с ПВХ изоляцией	390.3 В	0,6 мВ ± 0,20 мВ	10,00 МОм	6,505 ТОм [4,879 … 9,757] ТОм
Синий провод с ПВХ изоляцией	390,5 В	0,6 мВ ± 0,20 мВ	10,00 МОм	6,508 ТОм [4,881 … 9,762] ТОм
Коричневый провод с изоляцией из ПВХ	390,4 В	0,6 мВ ± 0,20 мВ	10,00 МОм	6.507 ТОм [4,880 … 9,760] ТОм
Серый провод с ПВХ изоляцией	390,4 В	0,7 мВ ± 0,20 мВ	10,00 МОм	5,577 ТОм [4,338 … 7,808] ТОм
Серый провод с изоляцией из ПВХ, снаружи на внутренний	390,6 В	1,7 мВ ± 0,20 мВ	10,00 МОм	2,298 ТОм [2,056 … 2,604] ТОм
Синий провод с изоляцией из ПВХ через год за пределами	394.4 В	7,1 мВ ± 0,20 мВ	10,00 МОм	555 ГОм ± 17 ГОм
Кусок доски FR-4 размером примерно с зубочистку	395,1 В	1,0 мВ ± 0,20 мВ	10,00 МОм	3,95 ТОм [3,3 … 4,9] ТОм
Предметное стекло для микроскопа	393,8 В	0,0 мВ ± 0,20 мВ	10,00 МОм	> 20 ТОм
Тефлоновая трубка	394.2 В	0,0 мВ ± 0,20 мВ	10,00 МОм	> 20 ТОм

Для увеличения контактной поверхности я намотал изолятор на две небольшие части алюминиевой фольги на расстоянии 1 см друг от друга. Это также предотвращает врезание зажимов типа «крокодил» в изоляцию. Оказывается, довольно сложно равномерно обернуть крошечные фольги. чтобы убедиться, что поверхность и расстояние между электродами всегда такой же.Я не особо беспокоился о том, что делал, но определенно что-то одно следует следить за действительно точными измерениями.

Мой источник тестового напряжения просто выпрямляет сетевое напряжение. Поскольку напряжение в сети не регулируется, оно все время меняется. Не сильно, но немного. Поэтому выпрямленное напряжение также немного меняется, и во избежание внесения дополнительные ошибки, я отслеживаю их с помощью второго цифрового мультиметра, чтобы прочитать оба U ₀ и U _M одновременно.Если вы используете аккумулятор (или регулируемый источник питания), вам не нужно беспокоиться: Достаточно один раз измерить U ₀ .

---

Ток утечки диода

У этого метода есть небольшой «бонус»: вы также можете измерять ток утечки диода. Этот ток обычно очень низкий, и его сложно измерить. С помощью этого метода вы сможете легко измерить до 1 нА, может быть, даже ниже. Этого достаточно для большинства обычных диодов, но я признаю, что эти специальные диоды с утечками в диапазоне pA вне досягаемости простого цифрового мультиметра.Тем не менее, попробовать стоит. Принципиальная схема установки практически такая же, только компонент под тест другой:

Принципиальная схема установки для измерения утечки диодов.

Сначала несколько слов о токе утечки диодов: все диоды должен пропускать ток при прямой поляризации и полностью блокировать ток при другой поляризации (обратная поляризация).Пока все хорошо, вот что делают диоды. Но настоящие диоды на самом деле не полностью блокируют ток при обратной поляризации; всегда есть крошечный ток, который проходит через заблокированный диод то есть обратный ток утечки или просто утечка текущий . Не все диоды одинаковы: некоторые специально предназначены для утечка очень низкая. Но очень часто утечка не является проблемой для наиболее распространенных приложений, поэтому производители мало что делают для его контроля, оптимизируя другие характеристики диода вместо этого.

Ток утечки сильно увеличивается с увеличением температуры, слегка увеличивается с увеличением температуры. напряжение, а также зависит от того самого диода, который вы тестируете: все они разные, даже если все они одной модели из одной партии того же производителя. Держа диод в руках, он немного нагреется, но этого достаточно, чтобы измените его ток утечки на 30% или более, и вам придется подождать несколько минут, пока снова не стабилизируется.

Ни один диод не может удерживать обратный ток, если напряжение выше его обратного напряжение пробоя: испытательное напряжение U ₀ должно быть выбрано с умом. Обычно вас интересует обратное напряжение, которое будет испытывать диод. в вашей цепи, и это тестовое напряжение, которое вы должны использовать. Я произвольно использовал 30 В для большинства следующих измерений, потому что Я просто хотел представить здесь кучу разных диодов. Но для германиевого диода OA90 я выбираю 20 В, потому что он обратный напряжение ровно 30 В и хотелось иметь некоторый запас.Если диод выйдет из строя, ничего страшного не произойдет, потому что сопротивление Цифровой мультиметр имеет очень высокий уровень, ограничивая ток до очень безопасного значения, но вы не будете измерение тока утечки больше.

Измерение тока утечки диода 1N4148. (нажмите, чтобы увеличить).

На практике начните с выбора подходящего напряжения источника (испытательного напряжения) как объяснил и измерить ток утечки, используя внутренний импеданс Цифровой мультиметр как высокоэффективный шунт.Это почти то же самое, что мы делали раньше для измерения изоляторов: просто замените изолятор на диод. Убедитесь, что вы подключаете диод с обратной полярностью. Как только у вас будет измеренное напряжение UM, просто используйте закон Ома для расчета ток ( I _утечка = U _M / R _M ). Я не предоставил для этого калькулятор; Я думаю эта формула проста достаточно. Если напряжение, которое вы используете, низкое (ниже 50 В), вы можете не использовать меры безопасности. резистор RS и используйте вместо него источник питания с ограничением тока.

Вот несколько диодов, которые я тестировал, прямо из ящика для мусора:

Модель диода	Тип соединения	Испытательное напряжение U 0	DMM Импеданс R M	Измеренное напряжение U M	Ток утечки
1N4148	Кремний PN	30 В	10.00 МОм	59,8 мВ	5,98 нА
1N4007	Кремний PN	30 В	10,00 МОм	82,1 мВ	8,21 нА
BY550-600	Кремний PN	30 В	10,00 МОм	75,2 мВ	7,52 нА
BAT43	Шоттки	30 В	11.12 МОм	2.456 В	220,9 нА
MUR120	Шоттки	30 В	10,00 МОм	4,9 мВ	490 pA
1N5822	Шоттки	30 В	* 922,5 кОм	4,339 В	4,703 мкА
OA90	Концевой контакт из германия	20 В	* 922.5 кОм	4,384 В	4,752 мкА
AA117	Концевой контакт из германия	30 В	* 922,5 кОм	2,835 В	3,073 мкА
2N2222	Транзистор биполярный C-E	30 В	10,00 МОм	<0,1 мВ	<10 па
BC547	Транзистор биполярный C-E	30 В	10.00 МОм	<0,1 мВ	<10 па
*: резистор 1,006 МОм был подключен параллельно цифровому мультиметру, чтобы снизить его импеданс.

Некоторые диоды оказались на удивление негерметичными; так много, что почти полный запас на цифровом мультиметре появилось напряжение, что заставило меня подумать, что диоды закорочены или установлен в обратном направлении. Это те, которые отмечены знаком «*». Я проверил их с помощью функции проверки диодов цифрового мультиметра, и они были «хорошо» и действительно были смонтированы правильно, они просто очень-очень дырявый.Итак, я подключил резистор 1 МОм параллельно цифровому мультиметру, чтобы понизить свой импеданс и до сих пор измеряют ток утечки, который оказался в диапазоне нескольких микроампер. Я знал, что германий и некоторые диоды Шоттки дают утечку, но не ожидал, что много. В любом случае, если вас интересует утечка диодов, это, вероятно, потому, что вы хотите с малой утечкой … Между прочим, я не могу придумать ни одного приложения, в котором утечка была бы желательна. Очень часто это приемлемо, но нежелательно.Таким образом, вам, вероятно, не придется беспокоиться о подключении дополнительный резистор … вы уже знаете, что этот конкретный диод протекает как сито: просто используйте другое.

Как правило, диоды Шоттки имеют большие токи утечки, но не все из них: некоторые из них специально разработаны для малой утечки и очень хороши. Часто сильноточные диоды также имеют большие утечки и высоковольтные диоды. имеют меньшие утечки при использовании при низком напряжении.

Кстати, то, что диод протекает, не означает, что он плохой: он будет вероятно, отлично работает для большинства распространенных приложений. Будет отличным выпрямителем в вашем блоке питания, хорошим обратным защита от полярности для вашего любимого усилителя с батарейным питанием, надежный зажим для этого релейного дросселя, всегда готовый стрелять высоким напряжением повсюду место, … применения, требующие диодов с малой утечкой, встречаются редко и часто требуют точности и высокого сопротивления.Они могут понадобиться вам для интегратора, выборки и хранения, входа АЦП или где-нибудь еще, крошечный ток имеет значение.

И, наконец, небольшой «бонусный трюк»: соединение база-коллектор нормального биполярного транзистора обычно является диод с очень низкой утечкой. Итак, если у вас нет диода с малой утечкой, когда он вам нужен, попробуйте подключить коллектор и база транзистора с подходящим напряжением и током (и оставьте эмиттер открытым): это может спасти вам день (и уберечь вас от потери три недели в ожидании того особого дорогого диода, идущего через Атлантический).Не так хорошо, как настоящий диод с низкой утечкой, но определенно хороший трюк.

Диодные эквиваленты биполярного транзистора.

Кстати, для полноты картины переход база-эмиттер биполярный транзистор ведет себя как стабилитрон с обратным напряжением, обычно около 6 В.