Leitfähigkeitsmessung <-> kleine Widerstände Im Unterforum Messgeräte - auch im Selbstbau - Beschreibung: Vorstellung und Diskussion über Meßgeräte, die auch für Hobby noch erschwinglich sind.
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Leitfähigkeitsmessung <-> kleine Widerstände |
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BID = 707367
Labuser Gerade angekommen
Beiträge: 2 Wohnort: München
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Hallo liebe Elektroniker,
Ich habe Chemie studiert und mache gerade meine Doktorarbeit in der physikalischen Chemie bei der ich elektronisch/ionisch gemischt leitende Materialien herstelle. Vorweg gesagt: Ich kenne mich in der Elektronik/Elektrotechnik fast garnicht aus und bitte um Nachsicht bei eventuellen Fehlern.
Ich möchte die elektrische Leitfähigkeit bei unterschiedlichen Temperaturen dieser Proben bestimmen und habe dafür einen Messaufbau entwickelt bei dem ich mittels 4-Leiter Messung den Widerstand der Probe bestimme. Ich benutze dazu einen Sinusgenerator und zwei Digitalmultimeter. Die Frequenz beträgt 50 Hz. Ich habe bereits Messungen durchgeführt, die gut funktioniert haben, wobei der Widerstand von ungefähr 1,5 kOhm bis 2 Ohm variierte. Ich versuche die Geometrie der Probe so zu wählen, dass der Widerstand nicht zu klein wird. Leider kann ich die Probe nicht sehr viel länger machen um so den Widerstand zu erhöhen.
Meine letzte Probe hatte einen sehr kleinen Widerstand verglichen mit dem 50 Ohm Ausgangswiderstand des Signalgenerators. Die Spannung viel stark ab (wenige mV).
Ich würde gerne einen NF Verstärker mit Vorwiderstand verwenden um dieses Problem in den Griff zu kriegen. Ich bin mir aber nicht sicher wie ich dieses praktisch realisieren kann, wo ich diese Geräte bekomme, wie ich diese anschließe und was dann theoretisch vorliegt.
Ich danke schon mal allen im voraus die sich diesen Beitrag durchlesen
mfg
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BID = 707373
perl Ehrenmitglied
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Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| letzte Probe hatte einen sehr kleinen Widerstand verglichen mit dem 50 Ohm Ausgangswiderstand des Signalgenerators. Die Spannung viel stark ab (wenige mV) | Und das ist gut so, denn bei höherer Spannung würde sich der Prüfling erwärmen, und die meisten dieser Materialien haben ja einen ausgeprägten Temperaturkoeffizienten.
Am geschicktesten nimmt man für derartige Messungen eine Brückenschaltung, von denen einige entwickelt wurden: http://de.wikipedia.org/wiki/Messbr%C3%BCcke
Für gutes Geld bekommt man auch automatisch arbeitende Versionen.
Einer der Vorteile ist, dass der Verstärker nicht genau zu sein braucht, da er ja nur Null möglichst empfindlich bestimmen muß.
Ein weiterer Vorteil, ist dass Nichtlinearitäten des Prüflings auffällig werden, denn dadurch ist kein perfekter Abgleich mehr möglich und am Nullinstrument/verstärker stehen nur die dadurch entstehenden Oberwellen an.
Schnelle thermische Effekte durch den Messtrom sowie Polarisationserscheinungen führen zu einer Phasenverschiebung, die man ebenfalls bestimmen kann.
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BID = 707408
Labuser Gerade angekommen
Beiträge: 2 Wohnort: München
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Hallo,
Danke für die Antwort. Ich habe allerdings nun erstmal eine alte Endstufe genommen. Diese bestitzt einen Ausgangswiderstand von 5 Ohm und hat im Bereich von 5 bis 1k Ohm eine konstante Spannung. (mit Schiebepoti nachgemessen)
Nach einiger Überlegung bin ich zu dem Schluss gekommen, das es eh nicht sinnvoll wäre Widerstände unter 1 Ohm direkt zu messen.
Als nächsten Ansatz werde ich versuchen dünne Schichten mittels Korundmatrix zu stabilisieren und somit über die Verkleinerung der Fläche den Widerstand zu erhöhen.
mfg
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BID = 707506
perl Ehrenmitglied
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Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| Diese bestitzt einen Ausgangswiderstand von 5 Ohm |
Darauf solltest du dich nicht verlassen.
Eher ist die Endstufe für einen Last von 5 Ohm dimensioniert, aber ihr Innenwiderstand wird sehr viel geringer sein, z.B. nur ca. 0,1 Ohm, oder sogar noch weniger.
Das ist das Werk der Gegenkopplung, mit der auch die Verzerrungen minimiert werden.
Zitat :
| das es eh nicht sinnvoll wäre Widerstände unter 1 Ohm direkt zu messen |
Wenn du es in der Hand hast lange schmale und gleichmäßig dünne Proben herzustellen, um hohe Widerstandswerte zu erreichen, ist das natürlich prima.
Wenn du das aber nicht kannst, dann vergiß nicht, dass eine Querschnittsverengung zu einer lokalen Temperaturerhöhung führen kann.
Zitat :
| werde ich versuchen dünne Schichten mittels Korundmatrix zu stabilisieren |
Das hört sich nach Epitaxie an.
Denke dran, daß bei wenig voneinander abweichenden Gitterkonstanten ein verspanntes Gitter der Probe resultieren kann, wodurch die Leitfähigkeit evtl. stark verändert wird. Stichwort Si-Ge-Technologie: http://de.wikipedia.org/wiki/Siliciumgermanium http://de.wikipedia.org/wiki/Gestrecktes_Silicium
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