電極指電子或電氣裝置、設(shè)備中的一種部件,用做導(dǎo)電介質(zhì)(固體、氣體、真空或電解質(zhì)溶液)中輸入或?qū)С鲭娏鞯膬蓚€(gè)端。
樣品在進(jìn)行電輸運(yùn)測(cè)量前,首先要制作電極,而電極的制作方法和制作質(zhì)量的不同、會(huì)導(dǎo)致接觸電阻差異非常大!所以,要格外注意。
電極的制作方法有:導(dǎo)電銀膠法、壓銦法、鍍膜法、點(diǎn)焊法等。下面,我們逐一介紹。
1.導(dǎo)電銀膠法;2.壓銦法;3.鍍膜法;4.點(diǎn)焊法。
導(dǎo)電銀膠法:
導(dǎo)電銀膠是固化后或干燥后,可以導(dǎo)電的一種粘結(jié)劑。其主要由導(dǎo)電的金屬銀顆粒和環(huán)氧樹(shù)脂組成。
市場(chǎng)上有很多品牌和型號(hào)的銀膠,其銀粉顆粒大小不同,與環(huán)氧膠的比例不同,因而性能差異很大。我們?cè)囉眠^(guò)幾個(gè)品牌的銀膠,發(fā)現(xiàn)美國(guó)杜邦5007E可以用于低溫下輸運(yùn)測(cè)量。接觸電阻最好時(shí),可以達(dá)到幾個(gè)歐姆。
使用方法:將鉑絲(直徑約20um)的jian端粘一些銀膠,而后放置在樣品所需之處,大約15min,銀膠干燥了就可以了。
優(yōu)缺點(diǎn):操作簡(jiǎn)單,不破壞樣品;但是,接觸電阻往往隨溫度變化而變化。
壓銦法:
銀膠法雖然簡(jiǎn)單,但是當(dāng)樣品表面有一層氧化膜時(shí),此方法就無(wú)法使用了。此時(shí)就要用“壓銦法"來(lái)解決。
壓銦法是將一小段銦絲,用硬物反復(fù)地壓、擦于樣品需要制作電極的地方,一直到樣品局部表面層破裂,金屬鋼滲入到破裂的縫隙中為止。
然后,將鉑絲放置在該處,之后有兩種方法處理:一種方法是繼續(xù)壓銦在鉑絲上面,通過(guò)銦的形變來(lái)保持鉑絲和鋼牢牢地接觸;另一種方法是用電烙鐵微微加熱,使鉑絲和錮熔合在一起。
壓銦法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、容易;缺點(diǎn)是失誤率較高,且破壞樣品,對(duì)于較小、較薄的樣品,很難操作。
鍍膜法
現(xiàn)在有很多種鍍金屬薄膜的方法,如熱蒸發(fā)、磁控濺射、電子束蒸發(fā)等。在樣品上覆蓋掩模板,就可以在特定的區(qū)域鍍上一層金屬膜作為樣品的電極。
鍍膜法的好處是,它可以在真空中完成,因此,樣品不會(huì)被空氣氧化;另外,通過(guò)選取合適的金屬,可以制作出接觸電阻很小的電極;再有,通過(guò)精加工的掩模板,可以使電極的形狀非常規(guī)則。尤其在測(cè)量霍爾電壓時(shí),這會(huì)非常重要。這是因?yàn)闄M向霍爾電壓電極的位置是否在等電位上,對(duì)減少縱向電阻分量影響至關(guān)重要。
鍍膜法雖然對(duì)工藝要求高一點(diǎn),但是優(yōu)點(diǎn)太多,因此越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)組采用這個(gè)方法了。
點(diǎn)焊法
例如,超聲金屬點(diǎn)焊機(jī),其原理是把超聲波的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電極與樣品表面的摩擦運(yùn)動(dòng);在摩擦過(guò)程中,樣品上金屬的氧化層會(huì)破壞掉,并且產(chǎn)生熱量使金屬變軟,分子更活躍;同時(shí)對(duì)其施加壓力,使電ji端面與金屬面互相浸入而形成分子間的熔合。
制作時(shí),首先要在樣品上需要制作電極的地方鍍一小塊金屬膜(一般是金膜),然后將金線一端點(diǎn)焊在金膜上面,金線的另一端,連接在外部測(cè)量點(diǎn)上。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是:接觸電阻可以很小,電極點(diǎn)也可以很小(20um),因此可以適用于很小的樣品;金屬線和金屬膜可以選用同種金屬,以che底消除接觸電勢(shì)、熱電勢(shì)和熱脹冷縮等的隱患。缺點(diǎn)是:制作相對(duì)麻煩,接觸點(diǎn)不及銀膠法牢靠,對(duì)制作工藝要求稍高些。
總之,制作電極有很多種方法,不同的方法效果也不同。當(dāng)我們準(zhǔn)備測(cè)試一個(gè)新的樣品時(shí),要試驗(yàn)幾種電極制作方法,并比較它們的結(jié)果,如接觸電阻、接觸勢(shì)壘大小、冷熱循環(huán)后電極變化情況等,最后選擇一種★好的方法來(lái)制作電極。
在電輸運(yùn)的實(shí)驗(yàn)研究中,電極制作是基礎(chǔ)的基礎(chǔ),務(wù)必要精心準(zhǔn)備!否則,我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要么有規(guī)律無(wú)法發(fā)現(xiàn);要么就是系統(tǒng)誤差導(dǎo)致的假象規(guī)律,要么就是噪聲很大而無(wú)法使用的數(shù)據(jù)!
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