超高電阻、電阻率和絕緣材料的精確測量

橡膠、塑膠、電木等，作為絕緣材料，在我們的電子和電力產品設計時必不可少。但不知您想過沒有，您選擇的材料的電阻效能到底怎麼樣，在各種工作場景或溫度情況下，其電阻或電阻率有多大，是否能滿足產品的設計要求？

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

很多工程師，在驗證材料的電阻特性時，可能首先會想到用數字萬用表。但即便是我們最高效能的六位半數字萬用表，其測量電阻的最高量程，只有 1 GΩ。但我們設計中取樣的絕緣材料，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，採用電壓激勵，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。1 TΩ的電阻時，它可以施加最高 1000 V 的電壓，而電流測量解析度是 0。01fA！其電阻測量能力可以達到 10 PΩ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面電阻率的測量，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。測試夾具由遮蔽盒、上、下電極，以及壓力控制裝置構成。

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、截面積等引數，獲得體電阻率。

2. 表面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、截面積等引數，獲得表面電阻率。

因此，絕緣材料電阻率測量，本質依然是大電阻的測量，透過測量的電阻按照電極的引數計算單位體積或面積的電阻率值。

測量的過程中，由於測量的電流可能極小，由於材料極化作用或干擾的存在，會讓讀數有些不穩定，這就需要配合相關的軟體，最終得到理想的結果。

透過Excel軟體，輸入對應引數，即可自動獲得電阻率測試曲線，操作更簡單。

絕緣材料電阻率測量-是德科技

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