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電阻率的測量方法是測量電阻，然后再考慮幾何因素將其變換成表面電阻率或體積電阻率。測量絕緣材料電阻的理想方法是向樣品施加一個(gè)已知的電壓，再使用靜電計或皮安計測量產(chǎn)生的電流。為了考慮樣品的幾何因素，應當使用尺寸方便的電極，例如吉時(shí)利8009型電阻率測試盒。其電極滿(mǎn)足ASTM 標準D257“絕緣材料的直流電阻或電導”的要求。本文詳細介紹了如何使用這些測試夾具來(lái)進(jìn)行表面電阻率和體電阻率的測量，以及測量電阻率時(shí)使用的變換極性和變換電壓的技術(shù)。 體電阻率的測量 體電阻率是材料直接通過(guò)泄漏電流的能力的度量。體電阻率定義為邊長(cháng)1厘米的立方體絕緣材料的電阻，并表示為歐姆-厘米。測量體電阻率時(shí)，將樣品放在兩個(gè)電極之間，并在兩個(gè)電極之間施加一個(gè)電位差。產(chǎn)生的電流將分布在測試樣品的體內，并由皮安計或靜電計來(lái)測量。電阻率則由電極的幾何尺寸和樣品的厚度計算出來(lái)： 其中：ρ = 體電阻率（歐姆-厘米） KV = 由測試盒的幾何尺寸決定的體電阻率測試盒的常數（厘米2） V = 施加的電壓（伏特） I = 測得的電流（安培） t = 樣品的厚度（厘米） 圖4-22 介紹一種符合ASTM D257標準的測量體電阻率的配置情況。在此電路中，安培計的HI端連在底部的電極上，電壓源的HI端連在頂部的電極上。安培計的LO端和電壓源的LO端連在一起。底部的外電極連到保護端（安培計的LO端）以避免在測量中計入表面泄漏電流。 表面電阻率的測量 表面電阻率定義為材料表面的電阻，并表示為歐姆（通常稱(chēng)為方塊電阻）。其測量方法是將兩個(gè)電極放在測試樣品的表面，在電極之間施加一個(gè)電位差，并測量產(chǎn)生的電流。表面電阻率計算如下： 其中：σ = 表面電阻率（歐姆） KS = 由測試盒的幾何尺寸決定的表面電阻率測試盒的常數 V = 施加的電壓（伏特） I = 測得的電流（安培） 圖4-23 是測量表面電阻率的配置情況。這個(gè)配置類(lèi)似于進(jìn)行體電阻率測量的電路，只是現在電阻是在底部的兩個(gè)電極之間測量的。注意，頂部的電極接保護，所以只有流經(jīng)絕緣體表面的電流才為皮安計所測量。 測試參數 體電阻率和表面電阻率的測量決定于幾個(gè)因素。首先，它們是所加電壓的函數。有的時(shí)候，我們有意地改變電壓，以確定絕緣體電阻率對電壓的依賴(lài)關(guān)系。電阻率還隨著(zhù)充電時(shí)間的長(cháng)度而變化。由于材料按指數形式不斷充電，所以施加電壓的時(shí)間越長(cháng)，測量出的電流就變得越低。 濕度對表面電阻率測量有重大的影響，對體電阻率的測量也有影響，只是其程度要小一些。濕度將使表面電阻率的測量結果比正常情況低一些。 為了對特定的測試工作進(jìn)行準確的比較，在一次測試和另一次測試之間，施加的電壓、充電時(shí)間和環(huán)境條件都應當保持恒定。 使用Keithley 8009型電阻率測試盒 使用8009型電阻率測試盒時(shí)不需要進(jìn)行樣品準備工作。這個(gè)測試夾具提供標準化的電極配置，不需要在樣品上噴涂電極或使用水銀填充的環(huán)。使用這個(gè)測試夾具時(shí)，推薦的樣品尺寸為直徑2.5到4英寸，厚度可達0.125英寸。 某些特別硬的樣品，如玻璃、環(huán)氧樹(shù)脂和陶瓷等需要在不銹鋼電極和樣品表面之間有一個(gè)接觸面。8009型備有頂部和底部電極的導電橡膠，以增強樣品和測試夾具之間的表面接觸。由于電極的面積變成了接觸介質(zhì)的面積，所以需要特別注意。如果與電極的配置和尺寸不同，系統提供的變換常數可能無(wú)效。 8009型采用了一種安全互鎖機構，在測試夾具的蓋子關(guān)閉之前，高電壓不能施加到電極上。此裝置還對樣品進(jìn)行屏蔽，使其不受靜電干擾的影響。 偏置修正技術(shù) 在測量電阻率非常高的材料時(shí)，背景電流可能會(huì )引起測量誤差。背景電流可能是由材料中儲存的電荷（介電吸收）、靜電或摩擦電的電荷或壓電效應引起的。背景電流可能等于或大于所加電壓源激勵出的電流。如果背景電流和測量的電流同極性，那么測量出的電流值將會(huì )比真值大得多。如果背景電流是反極性的，那么這種不希望有的電流可能會(huì )引起反極性的電流讀數。這就是說(shuō)，電流的極性和所加電壓的極性相反，于是計算出的電阻將為負值。為了解決這個(gè)問(wèn)題，采用變換極性和變換電壓的方法實(shí)際上可以消除背景電流對樣品的影響。 變換極性法 變換極性法施加一個(gè)正極性的偏置電壓，然后在規定的延遲時(shí)間后測量電流。接著(zhù)將極性反向，經(jīng)過(guò)同樣的延遲時(shí)間再測量電流。這種極性反轉過(guò)程可以重復任意的次數。根據最近的電流測量結果，按照加權平均可以計算出電阻值。 6517A型靜電計與變換極性法已被做成一個(gè)現成的測試程序。使用這個(gè)方法，用戶(hù)輸入測試電壓、測量時(shí)間和重復次數。儀器就計算出最后的電阻值并將其存入存儲器。 6524型高阻測試軟件使用戶(hù)能夠觀(guān)察由施加變換極性測試電壓所產(chǎn)生的實(shí)際電流波形。典型的波形示于圖4-24。注意在使用正、負測試電壓時(shí)電流的指數衰減情況。圖中標記出的X表示根據最后幾次測量結果的加權平均計算出的電流。 除了高阻測試之外，該軟件還包括其它三種程序。高阻步進(jìn)響應程序（HI-R Step Re sponse Program）分析加上一個(gè)電壓激勵后產(chǎn)生的電流瞬變過(guò)程，并能用來(lái)確定對給定樣品的合適的測量時(shí)間。高阻掃描測試（HI-RSweep Test）程序能夠在掃描下列參數之一的同時(shí)測量電流或電阻�？梢�?huà)呙璧膮涤校鹤儞Q極性的電壓、偏置電壓或測量時(shí)間。高阻、溫度和相對濕度（HI-R, T and RH）程序可以畫(huà)出電阻對時(shí)間的曲線(xiàn)，使用適當的探頭還可以畫(huà)出電阻對溫度或相對濕度的曲線(xiàn)。 變換電壓法 6487型皮安計電壓源具有內置的變換電壓極性歐姆模式。這種模式將進(jìn)行兩次電流測量，一次在用戶(hù)規定的測試電壓下進(jìn)行測量，另一次在0V下進(jìn)行測量。這種模式通過(guò)確定由每個(gè)電壓產(chǎn)生的2個(gè)電流差，可以消除掉背景電流的影響。 |
