您好！歡迎訪問北京航天偉創(chuàng)設(shè)備科技有限公司網(wǎng)站！
全國服務(wù)咨詢熱線:
18618396246
18618396246
探討體積電阻率和表面電阻率前，需明晰高分子材料導(dǎo)電原理。多數(shù)高分子材料電絕緣性能優(yōu)異，載流子源于雜質(zhì)解離、加工引入的可分解分子等。非極性聚合物無導(dǎo)電離子，載流子多來自雜質(zhì)；高極性聚合物可能發(fā)生微量本征解離，提供導(dǎo)電離子。共軛高聚物因共軛效應(yīng)，π 電子可定向運動導(dǎo)電，電阻大幅下降。例如聚乙烯絕緣性好，聚酰胺電阻率在 1012 ～ 101?Ω?m 范圍。
體積電阻率與表面電阻率的定義及意義
1. 體積電阻率
體積電阻率（ρv）是絕緣材料內(nèi)部直流電場強度與穩(wěn)態(tài)電流密度之商，即單位體積內(nèi)的體積電阻，單位為 Ω?m 。它表征材料本體絕緣性能，是本征特性，與試樣幾何尺寸無關(guān)。在電氣設(shè)備絕緣設(shè)計中，高體積電阻率的高分子材料可確保電流按預(yù)定路徑流動，防止漏電和短路。
2.表面電阻率
表面電阻率（ρs）是絕緣材料表面層直流電場強度與線電流密度之商，即單位面積內(nèi)的表面電阻，單位為 Ω 。其主要反映材料表面導(dǎo)電性能，與表面污染、吸附狀態(tài)等密切相關(guān)，并非材料固有特性。在電子制造領(lǐng)域，控制表面電阻率可防止靜電積累，保護敏感電子元件，如電子產(chǎn)品包裝常使用低表面電阻率材料消散靜電。
1. 高阻計法（直流放大法）原理及應(yīng)用
高阻計法是測定高分子材料體積電阻率和表面電阻率的常用方法。其基于直流放大器，放大通過試樣的微弱電流推動指示儀表測量絕緣電阻。施加直流電壓 U 于試樣兩端，電流 I 在標準電阻 R0 上產(chǎn)生電壓 U0 ，當 R0 遠小于試樣絕緣電阻 Rx 時，Rx=(U/U0)?R0 。測量體積電阻時，三電極系統(tǒng)中保護電極接地消除表面電流干擾；測量表面電阻時，保護電極施加電壓，高壓電極接地減少體積電流影響。該方法適用于多種固體電工絕緣材料，可測 101?Ω 以下絕緣電阻。
2. 測試設(shè)備及操作流程
選用 ZST-212 體積表面電阻率測試儀配合三電極裝置進行測量，以平板試樣測試為例，具體操作流程如下：
1、打開設(shè)備電源開關(guān)，預(yù)熱10分鐘。
2、打開屏蔽箱蓋，將被測試品放置在三電極中間位置，試品應(yīng)全部覆蓋下電極。
3、按照下圖的接線方式接好線，左側(cè)黑色線接上電極，右側(cè)紅色線接環(huán)電極。
4、調(diào)整環(huán)電極的位置，環(huán)電極和測量電極之間的間隙均勻。
5、關(guān)閉屏蔽箱蓋，設(shè)置施加電壓、電化時間（默認60s）和厚度。
6、同一個試品需要測量表面電阻和體積電阻時，一定要先測表面電阻后測體積電阻。將測試模式檔位開關(guān)至需要的檔位。
7、按啟動按鈕，觀察電阻值和檔位的變化，當檔位穩(wěn)定開始電化計時，電化時間到后記錄電阻值。
8、測試結(jié)束，觀察高壓指示燈滅，打開試驗箱蓋，換取試品，重復(fù)步驟2～7。
9、試驗結(jié)束，關(guān)閉電源，用綢布蓋住設(shè)備，保持清潔。
3. 體積電阻率的計算（以間隙2mm為例）
例如：測量體積電阻RV時RV=3.2×1012Ω
體積電阻率怎么計算呢？
d1 : 被保護電極直徑為50mm。
g：測量電極間間隙 g =2mm
h : 絕緣材料試品的厚度（mm）
Rv：體積電阻值
A: 被保護電極有效面積（mm2）
根據(jù)本電極的底面積為
比如測量試品的厚度h是2mm，
那么體積電阻率ρV=2123.72/2* RV
=1061.86 RV
=1061.86mm×3.2×1012Ω
≈3.4×1012Ω?m
也就是說只要讀出來體積電阻RV（單位Ω），測量出試品的厚度h（單位mm），
那么
點擊屏幕的Ω?m 可以切換至Ω?cm 。
4. 表面電阻率的計算
例如：測量表面電阻Rs時的表面電阻是Rs=4.0×1013Ω
表面電阻率怎么計算呢？
依下述公式計算出值：
ρS：表面電阻率
Rs：表面電阻值
P : 被保護電極的有效周長（mm）
g : 兩電極之間的距離單位（mm）
ρS≈82 Rs=82×4.0×1013Ω=3.28×1015
也就是說只要讀出來表面電阻Rs（單位Ω），然后乘以82就是表面電阻率。表面電阻率和試品的厚度無關(guān)，只和電極的尺寸有關(guān)。
1. 溫度的影響
溫度對高分子材料體積電阻率和表面電阻率影響顯著。非極性聚合物導(dǎo)電載離子源于雜質(zhì)等，一定溫度下熱離解和偶合平衡穩(wěn)定，溫度升高平衡打破，離子運動加速，電導(dǎo)主導(dǎo)，電阻率下降。離子導(dǎo)電高聚物中，結(jié)晶、取向使分子密堆積，自由體積減小，離子遷移率降低，電導(dǎo)率下降，如聚三氟氯乙烯結(jié)晶度從 10％增加到 50％時，電導(dǎo)率下降 100 - 1000 倍。電子導(dǎo)電聚合物中，分子密堆砌利于電子傳導(dǎo)，電導(dǎo)率隨結(jié)晶度增加而增大。交聯(lián)使鏈段活動性變差，自由體積變小，離子電導(dǎo)下降，但電子電導(dǎo)因分子間橋鍵而增大。
2.濕度的影響
濕度對高分子材料電學性能影響不容忽視。水的電導(dǎo)大，濕度增加時，材料表面吸附水分形成水膜，表面電阻率降低；有開口孔隙的材料，水分進入孔隙內(nèi)部增加導(dǎo)電通路，體積電阻率下降。在潮濕環(huán)境下使用的電氣絕緣材料，其體積電阻率和表面電阻率降低可能影響設(shè)備正常運行，甚至引發(fā)安全隱患。
3.電場強度的作用
低電場強度下，高分子材料電阻率相對穩(wěn)定。高電場強度時，離子遷移率增大，接近擊穿時出現(xiàn)大量電子遷移，體積電阻率大幅降低。實際使用中，若電場強度超材料承受范圍，會導(dǎo)致絕緣性能下降甚至電擊穿。測定時施加電壓應(yīng)符合規(guī)定，以保證測量結(jié)果反映材料正常工作時的電學性能。
4.材料自身特性（分子結(jié)構(gòu)與聚集態(tài)結(jié)構(gòu)）
高分子材料的分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是決定電學性能的內(nèi)在因素。非極性聚合物如聚乙烯、聚丙烯，無導(dǎo)電離子，絕緣性能好，電阻率通常在 101? - 101?Ω?m 范圍；高極性聚合物如聚酰胺，可能發(fā)生微量本征解離，電阻率相對較低，在 1012 ～ 101?Ω?m 。共軛高聚物如聚乙炔，因共軛效應(yīng)表現(xiàn)出半導(dǎo)體甚至導(dǎo)體特性。在聚集態(tài)結(jié)構(gòu)方面，結(jié)晶、取向使離子導(dǎo)電高聚物電導(dǎo)率下降，電子導(dǎo)電聚合物電導(dǎo)率增大；交聯(lián)對離子電導(dǎo)和電子電導(dǎo)影響不同。
5.其他因素
（1）殘余電荷
試樣加工和測試中易產(chǎn)生靜電，尤其是高電阻材料。殘余電荷影響測量準確性，測量前需將試樣電極短路徹一底放電。
（2） 雜散電勢
絕緣電阻測量電路中存在熱電勢、電解電勢、接觸電勢等雜散電勢，其中電解電勢影響最大。如測量表面潮濕試樣體積電阻時，測量極與保護極間可能產(chǎn)生 20mv 電勢。試驗前可通過比較試樣加壓前后高阻計二次指示判斷有無雜散電勢，若指示不同，需排除干擾源。
（3）漏電流
高電阻材料測量中，漏電流影響顯著。采用保護技術(shù)，在漏電路徑安置保護導(dǎo)體，截住雜散電流。測量體積電阻時，三電極系統(tǒng)的保護極即保護導(dǎo)體，要求保護電極和測量電極間的試樣表面電阻高于并聯(lián)元件電阻 10 - 100 倍。線路連接后，先檢查漏電情況，測量靈敏度范圍內(nèi)儀器指示電阻值為無限大時，方可進行測量。
地址：北京市房山區(qū)長陽萬興路86號
郵箱：bjhtwc@163.com
傳真：
電話
微信掃一掃
當前位置：