體積表面電阻率測(cè)試儀的實(shí)驗(yàn)方式和工作原理介紹

體積表面電阻率測(cè)試儀實(shí)驗(yàn)方式：從樣品到數(shù)據(jù)的全流程解析

掌握規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作流程，是確保測(cè)試結(jié)果可靠的關(guān)鍵。以下以固體絕緣材料為例，詳細(xì)說明實(shí)驗(yàn)步驟：

1. 準(zhǔn)備階段：樣品與設(shè)備調(diào)試

樣品制備

按標(biāo)準(zhǔn)要求切割樣品（如直徑 50mm 圓片），用砂紙打磨表面至平整，厚度誤差≤±2%；

用丙酮或無水乙醇清洗樣品表面，去除油脂、灰塵等污染物，干燥后放入干燥器中靜置 2 小時(shí)。

設(shè)備校準(zhǔn)

開機(jī)預(yù)熱 30 分鐘，確保電路穩(wěn)定；

使用標(biāo)準(zhǔn)電阻器（如 1012Ω 標(biāo)準(zhǔn)電阻）校準(zhǔn)測(cè)量模塊，誤差需＜±2%；

檢查電極表面是否清潔，保護(hù)電極與測(cè)量電極之間的絕緣電阻應(yīng)＞101?Ω。

2. 安裝與參數(shù)設(shè)定

電極安裝

將樣品放置于高壓電極上，確保中心對(duì)齊；

依次安裝測(cè)量電極和保護(hù)電極，旋緊固定螺絲，使電極與樣品緊密接觸（壓力約 10kPa）。

參數(shù)設(shè)定

根據(jù)材料類型選擇測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（如 GB/T 1410），設(shè)備自動(dòng)加載默認(rèn)參數(shù)（電壓 100V，極化時(shí)間 60s）；

設(shè)置環(huán)境參數(shù)：溫度 23℃，濕度 50% RH，啟動(dòng)環(huán)境艙預(yù)平衡 30 分鐘。

3. 測(cè)試與數(shù)據(jù)采集

啟動(dòng)測(cè)試

點(diǎn)擊 “開始" 按鈕，設(shè)備自動(dòng)施加測(cè)試電壓，倒計(jì)時(shí)顯示極化時(shí)間；

極化完成后，同時(shí)采集體積電流（I?）和表面電流（I?），其中體積電流通過測(cè)量電極與高壓電極之間的回路獲取，表面電流通過保護(hù)電極與測(cè)量電極之間的回路獲取。

數(shù)據(jù)記錄

單次測(cè)試完成后，設(shè)備自動(dòng)計(jì)算體積電阻率（ρ? = R? × A /d）和表面電阻率（ρ? = R? × 周長 / 寬度），其中：

R? = 電壓 / I?，A 為測(cè)量電極面積，d 為樣品厚度；

R? = 電壓 / I?，周長為測(cè)量電極周長，寬度為保護(hù)電極與測(cè)量電極之間的間距（2mm）。

重復(fù)測(cè)試 3 次，取平均值作為最終結(jié)果，單次測(cè)試偏差需＜±5%，否則需檢查樣品或設(shè)備。

4. 結(jié)束與維護(hù)

關(guān)機(jī)流程

關(guān)閉測(cè)試電壓，移除電極和樣品；

用軟布擦拭電極表面，避免殘留樣品碎屑影響下次測(cè)試；

記錄設(shè)備使用時(shí)間和狀態(tài)，定期更換干燥劑（如硅膠）確保內(nèi)部干燥。

異常處理

若測(cè)量值波動(dòng)較大，需檢查樣品是否均勻、電極接觸是否良好、環(huán)境溫濕度是否穩(wěn)定；

若出現(xiàn)短路報(bào)警，可能是樣品厚度不足或表面有導(dǎo)電雜質(zhì)，需重新制備樣品。

體積表面電阻率測(cè)試儀工作原理：從歐姆定律到高阻測(cè)量的技術(shù)突破

體積表面電阻率試驗(yàn)機(jī)的核心原理基于歐姆定律和電極系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過分離體積電流和表面電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料內(nèi)部與表面導(dǎo)電性能的獨(dú)立測(cè)量。

1. 基礎(chǔ)電學(xué)原理

體積電阻率（ρ?）
公式：ρ? = R? × (A /d)，其中 R?為體積電阻，A 為測(cè)量電極面積，d 為樣品厚度。
物理意義：表征單位體積材料對(duì)電流的阻礙作用，相當(dāng)于在樣品內(nèi)部建立一個(gè)均勻電場(chǎng)，測(cè)量通過內(nèi)部的電流。

表面電阻率（ρ?）
公式：ρ? = R? × (L /b)，其中 R?為表面電阻，L 為測(cè)量電極周長，b 為電極寬度（即測(cè)量電極與保護(hù)電極之間的間距）。
物理意義：表征單位面積材料表面對(duì)電流的阻礙作用，電流僅沿樣品表面流動(dòng)，與內(nèi)部結(jié)構(gòu)無關(guān)。

2. 三電極系統(tǒng)的關(guān)鍵作用

傳統(tǒng)兩電極系統(tǒng)（僅測(cè)量電極和高壓電極）無法區(qū)分體積電流和表面電流，導(dǎo)致測(cè)量值包含兩者的疊加誤差。三電極系統(tǒng)通過引入保護(hù)電極解決了這一問題：

保護(hù)電極：與測(cè)量電極同電位（通過高阻抗電路連接），形成等電位環(huán)，阻止表面電流流經(jīng)測(cè)量回路。

電流路徑分離：

體積電流：從高壓電極穿過樣品內(nèi)部，到達(dá)測(cè)量電極；

表面電流：從高壓電極沿樣品表面流向保護(hù)電極，不經(jīng)過測(cè)量電極。
這種設(shè)計(jì)使測(cè)量結(jié)果僅反映目標(biāo)電阻（體積或表面），誤差可降低至 1% 以下。

3. 高阻測(cè)量技術(shù)難點(diǎn)與解決方案

當(dāng)材料電阻率高（如＞101?Ω?cm）時(shí)，流經(jīng)樣品的電流極小（＜1pA），容易受到環(huán)境噪聲（如電磁干擾、漏電流）影響。設(shè)備通過以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)量：

屏蔽設(shè)計(jì)：電極系統(tǒng)置于金屬屏蔽箱內(nèi)，減少外部電磁干擾；

低噪聲放大：采用靜電計(jì)級(jí)放大器（輸入偏置電流＜1fA），放大微弱電流信號(hào)；

漏電流控制：電極表面鍍金（降低接觸電阻），樣品臺(tái)使用聚四氟乙烯（絕緣電阻＞101?Ω），減少設(shè)備自身漏電流。