Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Übergangswiederstand


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von David P. (Gast)


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Hallo liebes Forum,
im Rahmen einer Forschungsarbeit für meinen Master (Holztechnik) soll 
ich eine Möglichkeit finden einen Übergangswiderstand zu quantifizieren. 
Hierbei soll der Fokus darauf liegen, einen weg Wissenschaftlich sauber 
zu beschreiben. Und den Übergangswiderstand nicht ausschließlich durch 
Versuche heraus zu finden.

Hierbei werden zwei Holzlamellen mittels Leitfähigen Klebstoff 
(Füllstoff: Carbon nano tubes, oberhalb des Perkulationsbereiches) 
miteinander verklebt.

Als Kontaktierung wird z.B. Hiluminband mit eingeklebt oder auch die 
Kontaktfläche mit Silberlack benetzt.

Nach einer ersten  zweitägigen Recherche habe ich bisher leider noch 
nicht viel gefunden.

Mich würde interessieren, wie solch eine Quantifizierung in anderen 
Bereichen, z.B. Batterien, PV-Anlagen usw, durchgeführt wird und welche 
Faktoren dort mit hineinspielen: z.B. Grenzflächen, Elektro-Chemische 
Vorgänge wie Silbermigration...
Falls sich mit so etwas schon einmal jemand beschäftigt hat würde ich 
mich sehr über eure Gedanken und Literaturempfehlungen freuen.

Mfg
David

von Klaus R. (klara)


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David P. schrieb:
> Nach einer ersten  zweitägigen Recherche habe ich bisher leider noch
> nicht viel gefunden.

Dann würde ich mich zunächst mit der Praxis beschäftigen und beschreiben 
was Du da ermittelst. Auf Grundlage des Ergebnisses versuche eine 
Theorie aufzustellen und sie zu untermauern. Nehm Dir hier nur 
überschaubare Schritte vor.

Sprich mit Deinem Laboringenieur oder/und Professor.
mfg Klaus

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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David P. schrieb:
> Hierbei werden zwei Holzlamellen mittels Leitfähigen Klebstoff
> (Füllstoff: Carbon nano tubes, oberhalb des Perkulationsbereiches)
> miteinander verklebt.
Warum Holz?
Holz verzieht sich abhängig von Wuchs, Temperatur und Luftfeuchte. Das 
sind Dinge, die sich schlecht kontrollieren und konstant halten lassen.

Wenn ich den Übergangswiderstand eines bestimmten Materials messen will, 
dann nehme ich am Besten solche unvorhersehbaren Störeinflüsse aus der 
Messung heraus.

Und wenn ich weiß, wie sich dieses Material unter idealen Bedingungen 
verhält, dann wende ich es unter realen Bedingungen an und kontrolliere, 
ob sich die gemachten Erfahrungen dort reproduzieren lassen.

Also Schritt 1: ermitteln des Übergangswiderstands des Klebers unter 
reproduzierbaren Bedingungen
Und dann Schritt 2: aufbauen der Prüfstrecke mit Holzlamellen und 
Kontrolle, ob die Ergebnisse sinnvoll und nachvollziehbar sind

> Als Kontaktierung wird z.B. Hiluminband mit eingeklebt oder auch die
> Kontaktfläche mit Silberlack benetzt.
Zeig mal eine Skizze. Silberlack leitet erstaunlich schlecht.
Auf jeden Fall würde ich an deiner Stelle als Referanz auch einen 
Prüfling ganz ohne Kleber aufbauen, um damit eine "Referenz" zu haben.

> Mich würde interessieren, wie solch eine Quantifizierung in anderen
> Bereichen, z.B. Batterien, PV-Anlagen usw, durchgeführt wird
Man nimmt für die Ermittlung von Übergangswiderständen prinzipiell eine 
Messtrecke, die von sich aus das erwartete Messergebnis möglichst wenig 
beeinflusst. Und wenn sie es beeinflusst, dann am besten auf eine Art, 
die man kontrollieren oder wenigstens nachvollziehen und so 
herausrechnen kann.

> und welche Faktoren dort mit hineinspielen: z.B. Grenzflächen,
> Elektro-Chemische Vorgänge wie Silbermigration...
Das sind dann wieder Langzeiteffekte, für die so ein Prüfling sogar für 
lange Zeit unter definierten/kontrollierten klimatischen Bedingungen 
gelagert werden muss, ohne dass sich die "Anschlussparameter" zur 
Klebestelle nennenswert ändern.

> einen Übergangswiderstand zu quantifizieren
Die erste Kennzahl für solche Berechnungen ist der /spezifische 
Widerstand/ eines Materials. Gibt dir der Hersteller des Klebers einen 
solchen Wert? Dann kannst du aus der Dicke der Kleberschicht und der 
Klebefläche den Übergangswiderstand berechnen.

von ths (Gast)


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Das ist schon vom räumlichen Aufbau der Probe her gut zu überlegen. 
Reichlich verschiedene Testaufbauten findest du hier:

http://www.fischer-messtechnik.de/

von Harald W. (wilhelms)


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David P. schrieb:

> eine Möglichkeit finden einen Übergangswiderstand zu quantifizieren.

Holz gilt eigentlich eher als Nichtleiter und nicht als Leiter.
Unabhängig davon ist die verhältnismäßig geringe Leitfähigkeit
von Holz derart stark von vielen verschiedenen Faktoren abhhän-
gig, das der Übergangswiderstand der Verbindungstelle meist zu
vernachlässigen ist.

von David P. (Gast)


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Vielen Dank für die vielen Antworten!

Lothar M. schrieb:
> Zeig mal eine Skizze. Silberlack leitet erstaunlich schlecht.
> Auf jeden Fall würde ich an deiner Stelle als Referanz auch einen
> Prüfling ganz ohne Kleber aufbauen, um damit eine "Referenz" zu haben.

So in etwa sieht solch ein Probekörper derweil aus. Von Interesse ist 
für mich wie hoch der Übergangswiederstand zwischen dem Hiluminband und 
dem Klebstoff ist. Ich denke mal das Krichströme über das Holz 
vermutlich vernachlässigt werden können.

Lothar M. schrieb:
> Die erste Kennzahl für solche Berechnungen ist der /spezifische
> Widerstand/ eines Materials. Gibt dir der Hersteller des Klebers einen
> solchen Wert? Dann kannst du aus der Dicke der Kleberschicht und der
> Klebefläche den Übergangswiderstand berechnen.

Der spez. Wiederstand ist bekannt.

Ein Ansatz um den Ü. Wiederstand empirisch zu ermitteln wäre es, wie in 
der zweiten Darstellung gezeigt, eine Lange Lamelle zu erstellen, wo 
jeweils mit einer Vierpunktmessung sowie einer Zweipunktmessung der 
Wiederstand ermittelt wird. Dann wird ein Stück abgeschnitten und es 
wird erneut gemessen.

Lothar M. schrieb:
> Warum Holz?
> Holz verzieht sich abhängig von Wuchs, Temperatur und Luftfeuchte. Das
> sind Dinge, die sich schlecht kontrollieren und konstant halten lassen.
>
> Wenn ich den Übergangswiderstand eines bestimmten Materials messen will,
> dann nehme ich am Besten solche unvorhersehbaren Störeinflüsse aus der
> Messung heraus.

Bei all den Punkten stimme ich und jeder Holzforscher absolut zu! 
Versuche mit anderen Materialien sind bereits in der Planung.

Beitrag #6507846 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6507873 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Pandur S. (jetztnicht)


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Irgendwelche Theorien zu Uebergangswiderstaenden beziehen sich auf 
Leiter. Auf Elektronen Leitung.
Holz und andere Materialien koennen Strom per Ionenleitung 
transportieren. Das ist alles eine extrem nichtlineare, zeitabhaengige 
Sache.
Waehrend bei eiem Stromkreis mit Leitern die Elektronen, welche die 
Leitung ausmachen im Kreis rum gehen, ist das bei Ionenleitung nicht den 
Fall. Beim Uebergang von ElektronenLeitung(Metal) zu Ionenleitung(Salz) 
geschieht Chemie. Irgendwann sind keine Ionen mehr da. Da geht Material 
kaputt. Irreversibel. Allenfalls erfassbar durch die Ladung, dh 
Strom-Zeit-integral.

von Konstantin Qualle (Gast)


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David P. schrieb:
> Hierbei soll der Fokus darauf liegen, einen weg Wissenschaftlich sauber
> zu beschreiben. Und den Übergangswiderstand nicht ausschließlich durch
> Versuche heraus zu finden.

Nicht nur das gesamte Wissen über Übergangswiderstäne, sonder überhaupt 
der Existenz von Übergangswiderstäne ist das Ergebnis von Versuchen.

Ihr wollt doch wohl nicht etwa das Rad neu erfinde?

Beitrag #6508494 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6508497 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)


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David P. schrieb:
> So in etwa sieht solch ein Probekörper derweil aus. Von Interesse ist
> für mich wie hoch der Übergangswiederstand zwischen dem Hiluminband und
> dem Klebstoff ist.

Ist das mit den 0.3µm ernst gemeint? Das einzige was ich in dem Bereich 
kenne ist Blattgold.
Bei der Stärke würde ich jetzt auch eher vermuten das du das nur zur 
Abschirmung benutzen willst und keine Leistung darüber geleitet werden 
soll. Damit wäre der Übergangswiderstand aber nahezu egal.
Wenn da doch Leistung drüber soll wäre doch erstmal viel wichtiger wie 
heiß das Ganze durch die Verlustleistung. Da ergibt sich dann die Frage 
was dir eher wegbrennt, die Folie oder die Kontaktstellen. Eine normale 
Leiterplatte ist ca. 300 mal dicker als deine Folie und noch dazu aus 
dem besser leitendem Kupfer. Und die Übergangsstellen sind meist 
verlötet, dass ist zwar im Vergleich zu der Leiterbahn "hochohmig", 
dürfte aber immer noch um ein Vielfaches besser sein wie dein geklebe.

Mein Ansatz wäre hier erstmal Festlegen wie hoch die Verluste maximal 
sein dürfen damit keine Gefahr für das Holz besteht und der Verbraucher 
auch noch vernünftig Funktioniert. Im nächsten Stepp dann beweisen das 
deine Konstruktion diesen Rahmen auch noch einhält, wenn das ganze mal 
nicht so sauber verarbeitet ist, mit den Jahren etwas an gegammelt ist 
usw.
Für den Kleber wirst du wohl eher den Hersteller befragen müssen wie der 
sich genau im Zusammenhang mit den gewählten Materialien verhält, ist 
für elektrische Leiter eher exotisch. Ich hätte bei dem Zeug schon 
bedenken, wenn es nur zur Abschirmung wäre ob das lange hält (Langzeit 
Haltbarkeit wäre da auch noch so ein Thema).

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Irgend W. schrieb:
> Ist das mit den 0.3µm ernst gemeint?
Und dass das Hiluminband noch weniger als 1/3 davon hat?
Ist diese Angabe um 3 Zehnerpotenzen verrutscht?
Denn ein Hiluminband mit 0,1mm und ergo 100µm Dicke kann ich an jeder 
Ecke kaufen und verarbeiten. Ein tausendmal dünneres Band ist vermutlich 
annähernd transparent.
Solcherartige "Verwechslungen" sollten beim Master aber tatsächlich 
nicht mehr passieren.

Ich würde die Prüflinge also so aufbauen:
1
                        |                               |
2
                        |      Träger                   |
3
                        |                               |
4
    Leiterband          |_______________________________|
5
    ----------------------------------------------------   
6
                        ################################   Kleber 0,3mm
7
                        --------------------------------------------------
8
                        .-------------------------------.       Leiterband 
9
                        |                               |
10
                        |      Träger                   |
Und dann aus Abstand, Fläche und gemessenenem Widerstand den 
spezeifischen Widerstand des Kelbers ausrechnen.
Wenn der so gemessene und berechnete Wert sehr niedrig ist und in den 
Bereich des spezifischen Widerstands des Leiterbands kommt, dann ist er 
nicht vertrauenswürdig und der Messaufbau ungeeignet.

Dann müssen Vergleichsmessungen mit verschiedenen Schichtdicken (z.B. 
auch mit Schichtdicke 0mm) gemacht  werden und anhand der Unterschiede 
bei sonst gleichen Parametern Wert berechnet werden.

: Bearbeitet durch Moderator
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Beitrag #6509026 wurde von einem Moderator gelöscht.

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