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超高电阻、电阻率和绝缘材料的精确测量
发布时间:2021-11-24 阅读量:321 来源:是德科技KEYSIGHT 作者:

【导读】橡胶、塑料、电木等,作为绝缘材料,在我们的电子和电力产品设计时必不可少。但不知您想过没有,您选择的材料的电阻性能到底怎么样,在各种工作场景或温度情况下,其电阻或电阻率有多大,是否能满足产品的设计要求?


如下表所示,金属和合金的电阻率都很小;而电木、橡胶的电阻率都很大。在供电、输电线路中,为了减小损耗,要选用铜、铝等低电阻率的材料制作导线;外层绝缘部分又要选用橡胶等高电阻率的材料。


几种常用材料20℃时的电阻率

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很多工程师,在验证材料的电阻特性时,可能首先会想到用数字万用表。但即便是我们最高性能的六位半数字万用表,其测量电阻的最高量程,只有1GΩ。但我们设计中采样的绝缘材料,随随便便都超高1GΩ!测量大电阻,为啥如此之难呢?


如何测量TΩ甚至PΩ的电阻呢?


肯定是利用欧姆定律


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电阻测量时,通常是用施加电流激励,测量电阻端的电压,按照欧姆定律就可以获得电阻值,如测量100KΩ的电阻,10uA电流激励下,测量1V电压。


但是,如果0.1TΩ的被测电阻,依然施加10uA电流,请问电压是多少伏呢?


10 uA x 0.1TΩ = 1MV !!! 


这个电压值是否会让 工程师感到恐怖!


因此,高阻测量时,采用电压激励,测量电流值的方法。传统的万用表,已经无法胜任,需要动用皮安计和高阻计,例如是德科技的 B2985B。在测量0.1TΩ的电阻时,它可以施加最高1000V的电压,而电流测量分辨率是0.01fA!其电阻测量能力可以达到10PΩ级,即1016级别!


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2985B 皮安计和高阻计


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B2985B 实测100GΩ电阻


对于绝缘体或高阻来说,材料的电阻率往往比电阻值本身更受关注。ASTM D-257是绝缘材料电阻率测试行业标准,标准中对绝缘材料电阻率测试的方法,电极,测量过程有详细规定。


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为了实现精确的绝缘材料的体电阻率和表面电阻率的测量,测试治具是必不可少的,例如是德科技的N1424 绝缘电阻率测试夹具,配合N2985B 或N2987B 使用。测试夹具由屏蔽盒、上、下电极,以及压力控制装置构成。


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N1424 绝缘电阻率测试夹具


1. 体电阻率和电极等效方法:


被测材料夹在上、下电极之间,在上、下电极施加电压,根据测量的电流、材料的厚度、截面积等参数,获得体电阻率。


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2. 表面电阻率和电极等效方法为:


被测材料夹在上、下电极之间,下方的圆形电极的外环和内环之间施加电压,根据测量的内、外环之间的电流、材料的厚度、截面积等参数,获得表面电阻率。


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因此,绝缘材料电阻率测量,本质依然是大电阻的测量,通过测量的电阻按照电极的参数计算单位体积或面积的电阻率值。


测量的过程中,由于测量的电流可能极小,由于材料极化作用或干扰的存在,会让读数有些不稳定,这就需要配合相关的软件,最终得到理想的结果。


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通过Excel软件,输入对应参数,即可自动获得电阻率测试曲线,操作更简单。


我们特地录制了测试过程的视频,能让您看得更清楚:


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来源:是德科技KEYSIGHT



免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理。


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