Файл: метод МЭТ 12345 раб.doc

3. Приборы и оборудование

При определении удельного объёмного и удельного поверхностного электрических сопротивлений используют образцы диэлектриков, диаметр или наименьший размер которых должен быть больше диаметра соответству-ющего измерительного электрода (см. рис. 4). В приложении 1 даны размеры электродов.

Образцы не должны иметь трещин, сколов, вмятин, заусенцев, загрязне-ний, а также короблений, препятствующих плотному прилеганию электро-дов.

Образцы твёрдых диэлектриков представляют собой круглые и квадратные пластины (слюды, керамики, стеклотекстолита и т.д.), помещае-мые между измерительными электродами (рис.4) установки. Все электроды подключены к клеммам №№ 1,2,3, укреплённые на фторопласте для предот-вращения утечки между ними.

В качестве измерительного используется прибор типа ТО-3, предназна-ченный для измерения высокоомных сопротивлений и сопротивления изоля-ции конденсаторов. Результат измерения получается путём отсчёта измеря-емой величины по стрелочному прибору, отградуированному в мегаомах. Подробнее технические характеристики и описания по эксплуатации см. при-ложение 2.

4. Порядок выполнения работы

1. Собрать схему для измерения удельного объёмного электрического со-

противления R_V выбранного диэлектрика, для чего подключить ТО-3 к

клеммам 1 и 2. Клемму 3 (измерительного макета заземлить).

2. Настроить прибор (ТО-3) и произвести отсчёт R_V (согласно описанию, приложение 2).

3. Собрать схему для измерения удельного поверхностного сопротивле- ния R_S, для чего подключить ТО-3 к клеммам 1 и 3, клемму 2 (измери- тельного макета) заземлить.

4. Настроить прибор (ТО-3) и произвести отсчёт R_S.

5. Провести измерения R_V и R_S для всех диэлектриков.

6. Подсчитать удельное объёмное электрическое сопротивление по фор-

муле

d – диаметр измерительного электрода, м

h – толщина диэлектрика, м

7. Подсчитать величину удельного поверхностного электрического со-противления по формуле

Для электродов 1 и 3 (рис.4) длина пути утечки тока по поверхности диэлектрика равна ширине зазора между электродами, т.е.

Величину условного сечения S` подсчитать по формуле

Тогда

8. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу:

5. Требования к отчёту

1. Цель работы и основные теоретические положения.

2. Результаты измерения удельного объёмного и поверхностного сопротивле-

ний.

3. Описание хода испытания образцов твёрдых диэлектриков.

4. Размеры электродов.

5. Основные технические данные приборов.

6. Выводы по проделанной работе.

6. Правила техники безопасности

1. К работе следует приступить только после проверки преподавателем под-

ключения прибора к испытываемому образцу.

2. Проверить наличие заземления прибора.

Литература

1. Пасынков В. В. Материалы электронной техники. – Высш. школа, 1980,

с.61-72.

2. Васильев Н. П. Лабораторные работы по электрорадиоматериаловеде-

нию. – Высш. школа, 1978, с. 5-13.

Приложение 1.

Размеры электродов для определения удельного объёмного и удельного поверхностного сопротивлений плоских образцов.

Приложение 2

КРАТКАЯ ИНСТРУКЦИЯ

по эксплуатации прибора ТО-3

НАЗНАЧЕНИЕ

Прибор типа ТО-3 предназначен для измерения высокоомных сопротив-лений.

Результат измерения получается путём отсчёта измеряемой величины по стрелочному прибору, отградуированному в мегаомах и умножения полу-чаемого отсчёта на множители диапазона и напряжения.

Технические характеристики

1. Прибор позволяет измерять сопротивления от 3 МгОм до 30·10⁶ МгОм.

2. При измерении на образце может быть установлено напряжение от 100 до

1000 В.

3. Погрешность измерения не превышает + - 20 % от измеряемой величины

на всех положениях переключателя «множитель» на главном участке

шкалы (т.е. до «30»).

4. Прибор питается от сети переменного тока 220 В 50 Гц.

РАБОТА С ПРИБОРОМ

1. Заземлить прибор.

2. Включить прибор тумблером «220 1» и дать прогреться в течение 10 мин.

3. Ручками «Регулировка напряжения» установить требуемое напряжение на

испытуемом образце.

4. Включить тумблер «индик.» (включить стрелочный прибор).

5. Ручкой «установка» установить стрелку прибора на риску ∞ не нажимая

кнопку.

6. Открыть защитную крышку и присоединить измеряемый образец к клем-

мам. Если измеряемый образец имеет корпус или экран, то вывод, соеди-

нённый с корпусом или экраном, присоединяется к левой клемме.

Закрыть защитную крышку.

Нельзя измерять сопротивление объекта, один из выводов которого соеди-

нён с землёй.

7. Нажать кнопку и добиться переключателем «множитель» удобного отсчёта

по шкале.

Отсчитать значение измеряемого сопротивления по шкале прибора и ум-

ножить его на величину множителя и отношение напряжения, установлен-

ного на вольтметре к 100 В.

ЗАМЕЧАНИЯ

1. При подключении образцов, когда кнопка не нажата, следует проверять,

чтобы стрелка прибора стояла на риске ∞.

Если стрелка сместилась, то ручкой «установка» подвести её к риске ∞.

2. При выключении прибора следует сначала выключить индикаторный стре-

лочный прибор, а затем выключатель сети.

Контрольные вопросы к лабораторной работе №4

1. Опишите различные виды электропроводности диэлектриков (объёмную и

поверхностную).

2. Почему у твёрдых диэлектриков учитывается не только объёмная, но и по-

верхностная проводимость?

3. От каких факторов зависит поверхностная проводимость?

4. В каких единицах измеряется удельное объёмное ρ_V и удельное поверх-

ностное ρ_S электрические сопротивления и по каким формулам они вы-

числяются?

5. Объясните природу электропроводности твёрдых диэлектриков

6. Укажите виды носителей заряда в диэлектриках.

7. Опишите и объясните зависимость удельного сопротивления диэлектри-

ков от температуры и влажности.

8. Как уменьшить влагопоглощение пористых диэлектриков?

9. Каковы особенности электропроводимости твёрдых диэлектриков?

10. Как влияет структура вещества на его электропроводность?

Северо-кавказский ордена дружбы народов горно-

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра электронные приборы

Лаборатория материалов электронной техники

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ

ВЛАДИКАВКАЗ 2010

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Практическое ознакомление с параметрами сегнетоэлектриков и мето-дикой их измерений.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Сегнетоэлектриками называют вещества, обладающие спонтанной по-ляризацией, направление которой может быть измерено при внешних воздей-ствиях электрическим полем.

Спонтанная (самопроизвольная) поляризация – это поляризация, возни-кающая под влиянием внутренних процессов в диэлектрике, без внешних воздействий.

К сегнетоэлектрикам относятся: сегнетова соль (NaKC₄H₄O₆ · 4H₂O), метатитанат бария (BaTiO₃) и др.

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ

Объём сегнетоэлектрика разделён на домены – области с различным на-правлением векторов спонтанной поляризации P_S. В результате этого сум-марная поляризованность образца в целом равна нулю. Воздействие внешне-го поля способствует преимущественной ориентации электрических момен-тов доменов в направлении поля, что может создать эффект очень сильной поляризации, а следовательно, и сверхвысокое значение ε (до сотен тысяч).

Зависимость поляризованности от напряжённости поля E (или зави-симость заряда Q от величины приложенного напряжения U) в сегнето-электриках нелинейна и при циклическом изменении E имеет вид характер-ной замкнутой кривой петли гистерезиса (рис.1). При E = 0 поляризованность одноимённого образца равна P_S или – P_S. С увеличением напряжённости по-ля, приложенного по направлению P_S , P линейно растёт за счёт обычных ме-ханизмов поляризации (электронной, ионной и дипольной). Если же прикла-дывают электрическое поле противоположного знака, то при некоторой его направленности E_C произойдёт переполяризация – изменение направления вектора на противоположное.