超高電阻、電阻率和絕緣材料的精確測量
發布時間:2021-12-25 來源:是德科技KEYSIGHT 責任編輯:wenwei
【導讀】橡膠、塑料、電(dian)木(mu)等(deng),作(zuo)為(wei)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao),在(zai)我(wo)們(men)的(de)電(dian)子(zi)和(he)電(dian)力(li)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)時(shi)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)。但(dan)不(bu)知(zhi)您(nin)想(xiang)過(guo)沒(mei)有(you),您(nin)選(xuan)擇(ze)的(de)材(cai)料(liao)的(de)電(dian)阻(zu)性(xing)能(neng)到(dao)底(di)怎(zen)麼(me)樣(yang),在(zai)各(ge)種(zhong)工(gong)作(zuo)場(chang)景(jing)或(huo)溫(wen)度(du)情(qing)況(kuang)下(xia),其(qi)電(dian)阻(zu)或(huo)電(dian)阻(zu)率(lv)有(you)多(duo)大(da),是(shi)否(fou)能(neng)滿(man)足(zu)產(chan)品(pin)的(de)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)?
如下表所示,金屬和合金的電阻率都很小;而電木、橡膠的電阻率都很大。在供電、輸電線路中,為了減小損耗,要選用銅、鋁等低電阻率的材料製作導線;外層絕緣部分又要選用橡膠等高電阻率的材料。
幾種常用材料20℃時的電阻率
很(hen)多(duo)工(gong)程(cheng)師(shi),在(zai)驗(yan)證(zheng)材(cai)料(liao)的(de)電(dian)阻(zu)特(te)性(xing)時(shi),可(ke)能(neng)首(shou)先(xian)會(hui)想(xiang)到(dao)用(yong)數(shu)字(zi)萬(wan)用(yong)表(biao)。但(dan)即(ji)便(bian)是(shi)我(wo)們(men)最(zui)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)六(liu)位(wei)半(ban)數(shu)字(zi)萬(wan)用(yong)表(biao),其(qi)測(ce)量(liang)電(dian)阻(zu)的(de)最(zui)高(gao)量(liang)程(cheng),隻(zhi)有(you)1GΩ。但我們設計中采樣的絕緣材料,隨隨便便都超高1GΩ!測量大電阻,為啥如此之難呢?
如何測量TΩ甚至PΩ的電阻呢?
肯定是利用歐姆定律
電阻測量時,通常是用施加電流激勵,測量電阻端的電壓,按照歐姆定律就可以獲得電阻值,如測量100KΩ的電阻,10uA電流激勵下,測量1V電壓。
但是,如果0.1TΩ的被測電阻,依然施加10uA電流,請問電壓是多少伏呢?
10 uA x 0.1TΩ = 1MV !!!
這個電壓值是否會讓 工程師感到恐怖!
因此,高阻測量時,采用電壓激勵,測量電流值的方法。傳統的萬用表,已經無法勝任,需要動用皮安計和高阻計,例如是德科技的 B2985B。在測量0.1TΩ的電阻時,它可以施加最高1000V的電壓,而電流測量分辨率是0.01fA!其電阻測量能力可以達到10PΩ級,即1016級別!
2985B 皮安計和高阻計
B2985B 實測100GΩ電阻
對於絕緣體或高阻來說,材料的電阻率往往比電阻值本身更受關注。ASTM D-257是絕緣材料電阻率測試行業標準,標準中對絕緣材料電阻率測試的方法,電極,測量過程有詳細規定。
為了實現精確的絕緣材料的體電阻率和表麵電阻率的測量,測試治具是必不可少的,例如是德科技的N1424 絕緣電阻率測試夾具,配合N2985B 或N2987B 使用。測試夾具由屏蔽盒、上、下電極,以及壓力控製裝置構成。
N1424 絕緣電阻率測試夾具
1. 體電阻率和電極等效方法:
被測材料夾在上、下電極之間,在上、下電極施加電壓,根據測量的電流、材料的厚度、截麵積等參數,獲得體電阻率。
2. 表麵電阻率和電極等效方法為:
被測材料夾在上、下電極之間,下方的圓形電極的外環和內環之間施加電壓,根據測量的內、外環之間的電流、材料的厚度、截麵積等參數,獲得表麵電阻率。
因此,絕緣材料電阻率測量,本質依然是大電阻的測量,通過測量的電阻按照電極的參數計算單位體積或麵積的電阻率值。
celiangdeguochengzhong,youyuceliangdedianliukenengjixiao,youyucailiaojihuazuoyonghuoganraodecunzai,huirangdushuyouxiebuwending,zhejiuxuyaopeihexiangguanderuanjian,zuizhongdedaolixiangdejieguo。
通過Excel軟件,輸入對應參數,即可自動獲得電阻率測試曲線,操作更簡單。
我們特地錄製了測試過程的視頻,能讓您看得更清楚:
來源:是德科技KEYSIGHT
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