zur Bestimmung der elektrischen Leitf=E4higkeit wird standardm=E4=DFig die =
4- Spitzen-Methode verwendet.
1.) Ist dieses Verfahren speziell f=FCr eine DC-Messung oder auch f=FCr eine AC-Messung mittels Impedanzanaylzer geeignet?
2.) Kennt jemand ein Paper oder eine wissenschaftliche Arbeit, bei der anstelle der 4 Spitzen auf dem zu vermessenden K=F6rper 4 m=F6glichst d=FCnne parallele Leiterbahnen gedruckt sind, auf die man dann mit seinen Messtastern "andockt"? Vorteil dieser Methode m=FC=DFte sein, dass sich zwischen den parallelen Leitern ein homogenes Feld aufbaut und durch den metallischen Kontakt zwischen Messspitze und aufgedruckter Leiterbahn "nur" ohmsche =DCberg=E4nge entstehen, die auf Grund der 4- Leiter-Methode einen vernachl=E4ssigbaren Einfluss haben.
"Michael Guenther" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@r13g2000vbr.googlegroups.com... Hallo zusammen,
zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit wird standardmäßig die 4- Spitzen-Methode verwendet.
1.) Ist dieses Verfahren speziell für eine DC-Messung oder auch für eine AC-Messung mittels Impedanzanaylzer geeignet?
2.) Kennt jemand ein Paper oder eine wissenschaftliche Arbeit, bei der anstelle der 4 Spitzen auf dem zu vermessenden Körper 4 möglichst dünne parallele Leiterbahnen gedruckt sind, auf die man dann mit seinen Messtastern "andockt"? Vorteil dieser Methode müßte sein, dass sich zwischen den parallelen Leitern ein homogenes Feld aufbaut und durch den metallischen Kontakt zwischen Messspitze und aufgedruckter Leiterbahn "nur" ohmsche Übergänge entstehen, die auf Grund der 4- Leiter-Methode einen vernachlässigbaren Einfluss haben.
Vielen Dank für Eure Hilfe, Gruß Michael
Hallo Michael,
das Zauberwort heißt "sheet resistance measurement".
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4 Punkte (Die beiden Äußeren dienen zur Einspeisung des Stromes. An den beiden Inneren wird die Spannung gemessen.) Für dünne Schichten ergibt das dann den Flächenwiderstand (Ohm/Quadrat)
Allerdings sind bei AC die parasitären Impedanzen zwischen den Messleitungen zu berücksichtigen (Cross talk). Mit zwei Kalibrierungsmessungen, einmal ohne Probe und einmal mit extrem niederohmiger Probe können diese aber bestimmt und dann im Messergebnis kompensiert werden. Letztlich gibt es eine komplexe (wegen der Phasenlage) 2x2 Matrix, mit der das aufgenommene Signal (U,I) multipliziert wird, bevor es weiter geht. Wenn bei verschiedenen Frequenzen gemessen wird, ist dies für jede Frequenz einzeln zu machen, sprich einfach nach dem FFT Komponentenweise auf die Koeffizienten anwenden. Voraussetzung für die Kompensation ist eine feste geometrische Konfiguration (Leitungsführung) bei Kalibrierung und Messung.
Wenn man natürlich bei sehr niedrigen Frequenzen unterwegs ist, ist das alles möglicherweise einfach egal.
Das hat bestimmt schon einer gemacht, ist aber sinnlos, jedenfalls, solange der Widerstand des Kandidaten linear ist. Letztlich verkompliziert es nur die Feldgeometrie, womit der Korrekturfaktor für die Geometrie schwieriger zu berechnen wird. Ferner setzt nun die Genauigkeit bei den aufgedruckten Bahnen die Grenzen und nicht mehr die Positionierung der Prüfspitzen. In jedem Fall leisten die Ströme die außen herum fließen nachwievor einen signifikanten Beitrag, sofern die Bahnen nicht bis zum Probenrand reichen. Nur bei nichtlinearen Widerständen würde ich das empfehlen.
Im Übrigen kann es sich als praktisch erweisen, die Strom- und Spannungsmesspunkte zu vertauschen. Das reduziert die nötige Spannung und sonst nix. Ich habe den ganzen Kram seinerzeit mal für meine Diss für Magnetowiderstandsmessungen im mit Effekten von 10^-5 durchexerziert. Siehe
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Seite 43, Kapitel 5.3. Da steht auch beschrieben, wie man das ganze für beliebige Geometrien selber berechnen kann. Das geht bei heutigen Rechnern selbst mit einem Perl-Skript o.ä.
Worauf kommt es eigentlich an? Auf den absoluten Widerstand, oder auf den relativen Widerstand in Abhängigkeit eines externen Parameters? In letzterem Fall muss man bei Präzisionsmessungen auch die eingebrachte Leistung berücksichtigen, denn temperaturabhängig ist so ziemlich jeder Widerstand und die Stromdichten an den Einspeisepunkten ist bei Dünnschichtproben u.U. nicht eben klein.
Ferner gibt es noch die Van der Pauw-Methode, die gänzlich invariant von der Geometrie ist.
-> "A Method of Measuring specific Resistivity and Hall Effect of Discs of arbitrary Shape", Philips Res. Rep., Vol. 13 (1958)
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