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表面體積電阻率測試儀工作原理

根據(jù)歐姆定律，被測電阻Rx等于施加電壓V除以通過的電流,。傳統(tǒng)的高阻計(jì)的工作原理是測量電壓V固定，通過測量流過取樣電阻的電流來得到電阻值。從歐姆定律可以看出由于電流是與電阻成反比，而不是成正比，所以電阻的顯示值是非線性的，即電阻無窮大時(shí)，電流為零，即表頭的零位處是”，其附近的刻度非常密，分辨率很低整個(gè)刻度是非線性的。又由于測量不同的電阻時(shí)，其電壓V也會(huì)有些變化，所以普通的高阻計(jì)是精度差、分辨率低。

表面體積電阻率測試儀是同時(shí)測出電阻兩端的電壓V和流過電阻的電流，通過內(nèi)部的大規(guī)模集成電路完成電壓除以電流的計(jì)算，然后把所得到的結(jié)果經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后以數(shù)字顯示出電阻值，即便是電阻兩端的電壓V和流過電阻的電流I是同時(shí)變化，其顯示的電阻值不像普通高阻計(jì)那樣因被測電壓V的變化或電流的變化而變，所以，即使測量電壓、被測量電阻電源電壓等發(fā)生變化對其結(jié)果影響不大，其測是精度很高，從理論上講其誤差可以做到零，而實(shí)際誤差可以做到千分之幾感萬分之幾。

其中影響電阻或電阻率測試的主要因素有如下幾點(diǎn)：

a．環(huán)境溫濕度： 一般材料的電阻值隨環(huán)境溫濕度的升高而減小。相對而言，表面電阻(率)對環(huán)境濕度比較敏感，而體電阻(率)則對溫度較為敏感。濕度增加，表面泄漏增大，體電導(dǎo)電流也會(huì)增加。溫度升高，載流子的運(yùn)動(dòng)速率加快，介質(zhì)材料的吸收電流和電導(dǎo)電流會(huì)相應(yīng)增加，據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，一般介質(zhì)在70C時(shí)的電阻值僅有20C時(shí)的10％。因此，測量材料的電阻時(shí)，必須指明試樣與環(huán)境達(dá)到平衡的溫濕度。

b．測試電壓(電場強(qiáng)度): 介質(zhì)材料的電阻(率)值一般不能在很寬的電壓范圍內(nèi)保持不變，即歐姆定律對此并不適用。常溫條件下，在較低的電壓范圍內(nèi)，電導(dǎo)電流隨外加電壓的增加而線性增加，材料的電阻值保持不變。超過一定電壓后，由于離子化運(yùn)動(dòng)加劇，電導(dǎo)電流的增加遠(yuǎn)比測試電壓增加的快，材料呈現(xiàn)的電阻值迅速降低。由此可見，外加測試電壓越高，材料的電阻值越低，以致在不同電壓下測試得到的材料電阻值可能有較大的差別。值得注意的是，導(dǎo)致材料電阻值變化的決定因素是測試時(shí)的電場強(qiáng)度，而不是測試電壓。對相同的測試電壓，若測試電極之間的距離不同，對材料電阻率的測試結(jié)果也將不同，正負(fù)電極之間的距離越小，測試值也越小。

c．測試時(shí)間: 用一定的直流電壓對被測材料加壓時(shí)，被測材料上的電流不是瞬時(shí)達(dá)到穩(wěn)定值的，而是有一衰減過程。在加壓的同時(shí)，流過較大的充電電流，接著是比較長時(shí)間緩慢減小的吸收電流，最后達(dá)到比較平穩(wěn)的電導(dǎo)電流。被測電阻值越高，達(dá)到平衡的時(shí)間則越長。因此，測量時(shí)為了正確讀取被測電阻值，應(yīng)在穩(wěn)定后讀取數(shù)值或取加壓1分鐘后的讀數(shù)值。另外，高絕緣材料的電阻值還與其帶電的歷史有關(guān)。為準(zhǔn)確評價(jià)材料的靜電性能，在對材料進(jìn)行電阻(率)測試時(shí)，應(yīng)首先對其進(jìn)行消電處理，并靜置一定的時(shí)間，靜置時(shí)間可取5分鐘，然后，再按測量程序測試。一般而言，對一種材料的測試，至少應(yīng)隨機(jī)抽取3～5個(gè)試樣進(jìn)行測試，以其平均值作為測試結(jié)果。

d．測試設(shè)備的泄漏：在測試中，線路中絕緣電阻不高的連線，往往會(huì)不適當(dāng)?shù)嘏c被測試樣、取樣電阻等并聯(lián)，對測量結(jié)果可能帶來較大的影響。為此：為減小測量誤差，應(yīng)采用保護(hù)技術(shù)，在漏電流大的線路上安裝保護(hù)導(dǎo)體，以基本消除雜散電流對測試結(jié)果的影響；高電壓線由于表面電離，對地有一定泄漏，所以盡量采用高絕緣、大線徑的高壓導(dǎo)線作為高壓輸出線并盡量縮短連線，杜絕電暈放電；采用聚乙烯、聚四氟乙烯等絕緣材料制作測試臺和支撐體，以避免由于該類原因?qū)е聹y試值偏低。e．外界干擾：高絕緣材料加上直流電壓后，通過試樣的電流是很微小的，極易受到外界干擾的影響，造成較大的測試誤差。熱電勢、接觸電勢一般很小，可以忽略；電解電勢主要是潮濕試樣與不同金屬接觸產(chǎn)生的，大約只有20mV，況且在靜電測試中均要求相對濕度較低，在干燥環(huán)境中測試時(shí)，可以消除電解電勢。因此，外界干擾主要是雜散電流的耦合或靜電感應(yīng)產(chǎn)生的電勢。在測試電流小于10-10A或測量電阻超過1011歐姆時(shí)；被測試樣、測試電極和測試系統(tǒng)均應(yīng)采取嚴(yán)格的屏蔽措施，消除外界干擾帶來的影響。