專利名稱：二氧化錫電極電阻率的測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電阻率測試裝置，特別是一種玻璃熔煉用二氧化錫電極電阻率的測 試裝置及其測試方法。本發(fā)明也能對(duì)電阻率較低的其它半導(dǎo)體材料(< 103Q 'm)進(jìn)行室 溫到高溫(室溫 140(TC)的電阻率測量，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用性強(qiáng)，具有較高的可靠性和穩(wěn) 定性。
背景技術(shù)：
玻璃電熔由于其高效、高品質(zhì)、污染少以及易于自動(dòng)控制等特點(diǎn)，近年來在我 國得到了快速發(fā)展。二氧化錫電極由于其獨(dú)特的性能以及良好的耐玻璃熔體侵蝕能力， 廣泛應(yīng)用于玻璃熔煉行業(yè)。由于半導(dǎo)體的特性，二氧化錫電極的電阻率隨溫度變化很 大， 一般在60(TC以上就能成為一種良導(dǎo)體，當(dāng)溫度升到80(TC時(shí)，其電導(dǎo)率呈指數(shù)形式 增加。因此了解二氧化錫電極在使用過程中的電阻特性，對(duì)玻璃窯爐設(shè)計(jì)、玻璃熔煉工 藝等具有十分重要的意義。對(duì)于高電阻率的陶瓷材料(> 101QQ 'm)的測試方法及裝置 國內(nèi)外曾有過報(bào)道。但是對(duì)于二氧化錫電極等小電阻率的材料，其高溫電阻率測試，特 別是高于IOO(TC的電阻率測試的公開報(bào)道并不多見。高溫電阻測量時(shí)樣品跟夾具接觸的 好壞以及接觸電阻等，對(duì)高溫電阻率的測試精確度會(huì)產(chǎn)生較大影響，另外測試溫度高于 IOO(TC后，很難找到合適的夾具也會(huì)對(duì)測試精度產(chǎn)生較大影響。因此，目前迫切需要一 種測試二氧化錫電極等小電阻率材料的高精確度測試裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種二氧化錫電極電阻率的測試裝置及測試方法，以獲 得二氧化錫電極等材料的從室溫到高溫(室溫 1400°C )的電阻特性，且具有較高的可靠 性和測試精度。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下 —種二氧化錫電極電阻率的測試裝置，其特點(diǎn)在于該裝置包括待測樣品及電 極，溫控加熱爐、測量表，屏蔽機(jī)構(gòu)和電源，其連接關(guān)系如下 所述的待測樣品及電極，包括待測樣品，該待測樣品的兩端分別設(shè)置第一通電 電極和第二通電電極，該待測樣品的中間測量段分別設(shè)置第一測試電極和第二測試電 極； 所述的溫控加熱爐由溫度控制器和硅碳棒加熱爐組成；
所述的電源包括溫控加熱爐電源和測試直流電源；
所述的測量表包括電壓表和電流表； 所述的硅碳棒加熱爐置于所述的屏蔽機(jī)構(gòu)之內(nèi)，屏蔽裝置接地，在該硅碳棒加 熱爐內(nèi)的載物臺(tái)上安置所述的待測樣品，在所述的第一測試電極和第二測試電極之間連 接所述的電壓表，所述的第一通電電極通過所述的電流表與所述的測試直流電源的正極 或負(fù)極相連，所述的第二通電電極通過一個(gè)開關(guān)接所述的測試直流電源的負(fù)極或正極，所述的溫控加熱爐電源通過所述的溫度控制器和硅碳棒加熱爐相連。 所述的第一通電電極、第二通電電極、第一測試電極和第二測試電極是銀電 極，或鉑電極。 利用所述的二氧化錫電極電阻率的測試裝置進(jìn)行測量的方法，其特征在于包括 如下步驟 1)、待測樣品的準(zhǔn)備待測樣品的幾何尺寸為4 10X4 10X60 100mm，
在待測樣品的兩端涂好導(dǎo)電膠，將具有扁圓形頭部的第一通電電極和第二通電電極膠在 待測樣品的兩端，然后固定；在待測樣品中段相距50 80mm的地方鉆兩個(gè)①0.5 1X2 4mm的小孔，將第一測試電極和第二測試電極插入小孔中并涂覆膠固定；或直接 將第一測試電極和第二測試電極涂覆膠后粘接在待測樣品上，將待測樣品放入馬弗爐升 溫至200 30(TC處理2 3小時(shí)，使所述的電極與待測樣品通過燒結(jié)緊密接觸，冷卻后 待用； 2)、準(zhǔn)備測試裝置所述的硅碳棒加熱爐置于所述的屏蔽機(jī)構(gòu)之內(nèi)，屏蔽裝置 接地，在該硅碳棒加熱爐內(nèi)的載物臺(tái)上安置所述的待測樣品，在所述的第一測試電極和 第二測試電極之間連接所述的電壓表，所述的第一通電電極通過所述的電流表與所述的 測試直流電源的正極或負(fù)極相連，所述的第二通電電極通過一個(gè)開關(guān)接所述的測試直流 電源的負(fù)極或正極，所述的溫控加熱爐電源通過所述的溫度控制器和硅碳棒加熱爐相 連； 3)、將待測樣品通過溫度控制器在硅碳棒加熱爐中進(jìn)行加熱，溫度范圍為室 溫 140(TC，并記錄相應(yīng)溫度下電壓表的測量值U'和電流表的測量值I;
4)、消除接觸電勢 升溫至所需要的溫度并保溫一段時(shí)間后，斷開所述的開關(guān)，所述的電壓表記錄 兩測試電極之間的電壓，即電勢E，再合上開關(guān)，記錄兩測試電極上的電壓U'，則中間 一段電極產(chǎn)生的電壓降為U = U' -E ;
5)、電阻率的計(jì)算
電阻率P = RXS/L 式中，R為中間一段電極的電阻，單位為Q， R = U/I， U為中間一段電極的壓 降，單位為伏特，S為測量樣品的截面積，單位為cm2; L為中間一段電極的長度，單位 為cm。 所述的導(dǎo)電膠為銀膠或鉑金膠，測試溫度小于90(TC用銀膠，測試溫度高于 90(TC用鉑金膠。 所述的第一通電電極、第二通電電極為銀電極或鉑電極，測試溫度高于90(TC用 鉑電極； 所述第一測試電極和第二測試電極為銀電極或鉑電極，測試溫度高于90(TC用鉑 電極； 測試裝置包括電極，溫控加熱爐，電壓表與電流表，屏蔽機(jī)構(gòu)，電源，其中 電源分別連接電極與測試樣品和溫控加熱爐。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的一種 二氧化錫電極電阻率的測試方法包括電壓和電流的檢測裝置；電極和樣品的前期燒結(jié)處 理；屏蔽裝置接地；電壓、電流的測量和電阻率的計(jì)算等步驟。由于被測試材料的電阻較小， 本發(fā)明的技術(shù)效果如下 本發(fā)明不采用夾具，而采用銀膠或鉑金膠，通過燒結(jié)處理后使測試樣品與電極 接觸良好，消除了接觸電勢和減少了接觸電阻的影響，保證了二氧化錫電極電阻率的測 試精確度。 本發(fā)明是對(duì)整個(gè)樣品通電，測量樣品中間一段的電壓降；在樣品的測試上消 除了接觸電勢和減少了接觸電阻的影響，能準(zhǔn)確測量流過樣品的電流以及在樣品上的壓 降，保證了測試的準(zhǔn)確性。 電阻率的測試均處于常溫環(huán)境中，保證了高溫電阻測量的可靠性和穩(wěn)定性；溫 度控制裝置的控溫精度為±rc ;屏蔽裝置可以有效地減少干擾信號(hào)，從而減少測量誤 差，提高電阻測量地準(zhǔn)確性。 實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明不僅能對(duì)電阻率較低(< 103Q 'm)的二氧化錫電極等半導(dǎo) 體材料的高溫電阻率(室溫 1400°C )進(jìn)行測量，也能對(duì)電阻率較低的其它半導(dǎo)體材料 (< 103 Q m)進(jìn)行室溫到高溫(室溫 1400°C )的電阻率測量。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，不采用夾具，直接測量材料本身的壓降，消除了接觸電阻的 影響，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明二氧化錫電極電阻率的測量裝置的示意圖； 圖2是測量一種二氧化錫電極實(shí)施例的電阻率-溫度曲線關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù) 范圍。 先請(qǐng)參閱圖l，圖l為本發(fā)明二氧化錫電極電阻率的測量裝置的示意圖，由圖可 見，本發(fā)明二氧化錫電極電阻率的測試裝置包括待測樣品及電極l，溫控加熱爐2、測量 表3，屏蔽機(jī)構(gòu)4和電源5，其連接關(guān)系如下 所述的待測樣品及電極l，包括待測樣品105，該待測樣品105的兩端分別設(shè)置 第一通電電極101和第二通電電極102，該待測樣品105的中間測量段分別設(shè)置第一測試 電極103和第二測試電極104 ; 所述的溫控加熱爐2由溫度控制器201和硅碳棒加熱爐202組成；
所述的電源5包括溫控加熱爐電源501和測試直流電源502 ;
所述的測量表3包括電壓表301和電流表302 ; 所述的硅碳棒加熱爐202置于所述的屏蔽機(jī)構(gòu)4之內(nèi)，屏蔽裝置4接地，在該硅 碳棒加熱爐202內(nèi)的載物臺(tái)106上安放所述的待測樣品105，在所述的第一測試電極103 和第二測試電極104之間連接所述的電壓表301，所述的第一通電電極101通過所述的電 流表302與所述的測試直流電源502的正極或負(fù)極相連，所述的第二通電電極102通過一 個(gè)開關(guān)303接所述的測試直流電源502的負(fù)極或正極，所述的溫控加熱爐電源501通過所 述的溫度控制器201和硅碳棒加熱爐202相連。
利用上述二氧化錫電極電阻率的測試裝置測試電阻率方法，包括如下步驟
1)、待測樣品的準(zhǔn)備待測樣品105的幾何尺寸為4 10X4 10X60 100mm，在待測樣品105的兩端涂好導(dǎo)電膠，將具有扁圓形頭部的第一通電電極101和 第二通電電極102膠在待測樣品105的兩端，然后固定；在待測樣品105中段相距50 80mm的地方鉆兩個(gè)①0.5 1X2 4mm的小孔，將第一測試電極103和第二測試電極 104插入小孔中并涂覆膠固定；或直接將第一測試電極103和第二測試電極104涂覆膠 后粘接在待測樣品105上，將待測樣品105放入馬弗爐升溫至200 30(TC處理2 3小 時(shí)，使所述的電極與待測樣品105通過燒結(jié)緊密接觸，冷卻后待用，本實(shí)施例所采用的 導(dǎo)電膠為鉑金膠，所述的第一通電電極101和第二通電電極102鉑電極，所述第一測試電 極103和第二測試電極104為鉑電極； 2)、準(zhǔn)備測試裝置所述的硅碳棒加熱爐202置于所述的屏蔽機(jī)構(gòu)4之內(nèi)，屏蔽 裝置4接地，在該硅碳棒加熱爐202內(nèi)的載物臺(tái)106上安放所述的待測樣品105，在所述 的第一測試電極103和第二測試電極104之間連接所述的電壓表301，所述的第一通電電 極101通過所述的電流表302與所述的測試直流電源502的正極相連，所述的第二通電電 極102通過一個(gè)開關(guān)303接所述的測試直流電源502的負(fù)極，所述的溫控加熱爐電源501 通過所述的溫度控制器201和硅碳棒加熱爐202相連； 3)、將待測樣品105通過溫度控制器201在硅碳棒加熱爐202中進(jìn)行加熱，溫度 范圍為室溫 140(TC，并記錄相應(yīng)溫度下電壓表301的測量值U'和電流表302的測量值 I ; 4)、消除接觸電勢 升溫至所需要的溫度并保溫一段時(shí)間后，斷開所述的開關(guān)303，所述的電壓表 301記錄兩測試電極之間的電壓，即電勢E，再合上開關(guān)303，記錄兩測試電極上的電壓 U'，則中間一段電極產(chǎn)生的電壓降為U = U' -E;
5)、電阻率的計(jì)算
電阻率P = RXS/L 式中，R為中間一段電極的電阻，單位為Q， R = U/I， U為中間一段電極的壓 降，單位為伏特，S為測量樣品的截面積，單位為cm2; L為中間一段電極的長度，單位 為cm。 本實(shí)施例對(duì)一種二氧化錫電極的電阻率進(jìn)行了測量。溫度范圍為室溫 1200°C，每隔5(TC取一個(gè)溫度點(diǎn)測量對(duì)應(yīng)的電壓、電流值；樣品截面積S二0.64cm2，測 量長度L二6.0cm;將數(shù)據(jù)代入公式中計(jì)算即得到相應(yīng)的電阻率，測試的結(jié)果如圖2所 示，圖2為其電阻率 溫度曲線關(guān)系圖。
權(quán)利要求
一種二氧化錫電極電阻率的測試裝置，其特征在于該裝置包括待測樣品及電極(1)，溫控加熱爐(2)、測量表(3)，屏蔽機(jī)構(gòu)(4)和電源(5)，其連接關(guān)系如下所述的待測樣品及電極(1)，包括待測樣品(105)，該待測樣品(105)的兩端分別設(shè)置第一通電電極(101)和第二通電電極(102)，該待測樣品(105)的中間測量段分別設(shè)置第一測試電極(103)和第二測試電極(104)；所述的溫控加熱爐(2)由溫度控制器(201)和硅碳棒加熱爐(202)組成；所述的電源(5)包括溫控加熱爐電源(501)和測試直流電源(502)；所述的測量表(3)包括電壓表(301)和電流表(302)；所述的硅碳棒加熱爐(202)置于所述的屏蔽機(jī)構(gòu)(4)之內(nèi)，屏蔽裝置(4)接地，在該硅碳棒加熱爐(202)內(nèi)的載物臺(tái)(106)上安置所述的待測樣品(105)，在所述的第一測試電極(103)和第二測試電極(104)之間連接所述的電壓表(301)，所述的第一通電電極(101)通過所述的電流表(302)與所述的測試直流電源(502)的正極或負(fù)極相連，所述的第二通電電極(102)通過一個(gè)開關(guān)(303)接所述的測試直流電源(502)的負(fù)極或正極，所述的溫控加熱爐電源(501)通過所述的溫度控制器(201)和硅碳棒加熱爐(202)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化錫電極電阻率的測試裝置，其特征在于所述的第一通電電極(101)、第二通電電極(102)，第一測試電極(103)和第二測試電極(104)是銀電極，或鉑電極。
3. 利用權(quán)利要求1所述的二氧化錫電極電阻率的測試裝置進(jìn)行電阻率的測試方法，其特征在于包括如下步驟1) 、待測樣品的準(zhǔn)備待測樣品(105)的幾何尺寸為4 10X4 10X60 100mm，在待測樣品(105)的兩端涂好導(dǎo)電膠，將具有扁圓形頭部的第一通電電極(101)和第二通電電極(102)膠在待測樣品(105)的兩端，然后固定；在待測樣品(105)中段相距50 80mm的地方鉆兩個(gè)①0.5 1 X 2 4mm的小孔，將第一測試電極(103)和第二測試電極(104) 插入小孔中并涂覆膠固定；或直接將第一測試電極(103)和第二測試電極(104)涂覆膠后粘接在待測樣品(105)上，將待測樣品(105)放入馬弗爐升溫至200 30(TC處理2 3小時(shí)，使所述的電極與待測樣品(105)通過燒結(jié)緊密接觸，冷卻后待用；2) 、準(zhǔn)備測試裝置所述的硅碳棒加熱爐(202)置于所述的屏蔽機(jī)構(gòu)(4)之內(nèi)，屏蔽裝置(4)接地，在該硅碳棒加熱爐(202)內(nèi)的載物臺(tái)(106)上安置所述的待測樣品(105)，在所述的第一測試電極(103)和第二測試電極(104)之間連接所述的電壓表(301)，所述的第一通電電極(101)通過所述的電流表(302)與所述的測試直流電源(502)的正極相連，所述的第二通電電極(102)通過一個(gè)開關(guān)(303)接所述的測試直流電源(502)的負(fù)極，所述的溫控加熱爐電源(501)通過所述的溫度控制器(201)和硅碳棒加熱爐(202)相連；3) 、將待測樣品(105)通過溫度控制器(201)在硅碳棒加熱爐中進(jìn)行加熱，溫度范圍為室溫 140(TC，并記錄相應(yīng)溫度下電壓表(301)的測量值U'和電流表(302)的測量值I ;4) 、消除接觸電勢升溫至所需要的溫度并保溫一段時(shí)間后，斷開所述的開關(guān)(303)，所述的電壓表(301)記錄兩測試電極之間的電壓，即電勢E，再合上開關(guān)(303)，記錄兩測試電極上的電壓U'，則中間一段電極產(chǎn)生的電壓降為U = U' -E;5)、電阻率的計(jì)算電阻率P = RXS/L式中，R為中間一段電極的電阻，單位為Q， R = U/I， U為中間一段電極的壓降， 單位為伏特，S為測量樣品的截面積，單位為cm2; L為中間一段電極的長度，單位為 cm0
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試方法，其特征在于所述的導(dǎo)電膠為銀膠或鉑金膠，領(lǐng)B式 溫度小于90(TC用銀膠，測試溫度高于90(TC用鉑金膠。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試方法，其特征在于所述的第一通電電極(IOI)、第二通 電電極(102)為銀電極或鉑電極，測試溫度高于90(TC用鉑電極；
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試方法，其特征在于所述第一測試電極(103)和第二測試 電極(104)為銀電極或鉑電極，測試溫度高于90(TC用鉑電極；
全文摘要
一種二氧化錫電極電阻率的測試裝置及測試方法，該裝置包括待測樣品及電極，溫控加熱爐、測量表，屏蔽機(jī)構(gòu)和電源，本發(fā)明不僅能對(duì)電阻率較低(＜103Ω·m)的二氧化錫電極等半導(dǎo)體材料的高溫電阻率(室溫～1400℃)進(jìn)行測量，也能對(duì)電阻率較低的其它半導(dǎo)體材料(＜103Ω·m)進(jìn)行室溫到高溫(室溫～1400℃)的電阻率測量。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，具有較高的可靠性和測量精度。
文檔編號(hào)G01R27/02GK101692111SQ200910197040
公開日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者唐景平, 王標(biāo), 胡麗麗, 蔣亞絲, 金春榮, 陳樹彬 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所