體積表面電阻率測試儀的實驗方式和工作原理介紹

體積表面電阻率測試儀實驗方式：從樣品到數據的全流程解析

掌握規范的實驗操作流程，是確保測試結果可靠的關鍵。以下以固體絕緣材料為例，詳細說明實驗步驟：

1. 準備階段：樣品與設備調試

樣品制備

按標準要求切割樣品（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。

設備校準

開機預熱 30 分鐘，確保電路穩定；

使用標準電阻器（如 1012Ω 標準電阻）校準測量模塊，誤差需＜±2%；

檢查電極表面是否清潔，保護電極與測量電極之間的絕緣電阻應＞101?Ω。

2. 安裝與參數設定

電極安裝

將樣品放置于高壓電極上，確保中心對齊；

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

參數設定

根據材料類型選擇測試標準（如 GB/T 1410），設備自動加載默認參數（電壓 100V，極化時間 60s）；

設置環境參數：溫度 23℃，濕度 50% RH，啟動環境艙預平衡 30 分鐘。

3. 測試與數據采集

啟動測試

點擊 “開始" 按鈕，設備自動施加測試電壓，倒計時顯示極化時間；

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

數據記錄

單次測試完成后，設備自動計算體積電阻率（ρ? = R? × A /d）和表面電阻率（ρ? = R? × 周長 / 寬度），其中：

R? = 電壓 / I?，A 為測量電極面積，d 為樣品厚度；

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

重復測試 3 次，取平均值作為最終結果，單次測試偏差需＜±5%，否則需檢查樣品或設備。

4. 結束與維護

關機流程

關閉測試電壓，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試；

記錄設備使用時間和狀態，定期更換干燥劑（如硅膠）確保內部干燥。

異常處理

若測量值波動較大，需檢查樣品是否均勻、電極接觸是否良好、環境溫濕度是否穩定；

若出現短路報警，可能是樣品厚度不足或表面有導電雜質，需重新制備樣品。

體積表面電阻率測試儀工作原理：從歐姆定律到高阻測量的技術突破

體積表面電阻率試驗機的核心原理基于歐姆定律和電極系統設計，通過分離體積電流和表面電流，實現對材料內部與表面導電性能的獨立測量。

1. 基礎電學原理

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

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

2. 三電極系統的關鍵作用

傳統兩電極系統（僅測量電極和高壓電極）無法區分體積電流和表面電流，導致測量值包含兩者的疊加誤差。三電極系統通過引入保護電極解決了這一問題：

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

電流路徑分離：

體積電流：從高壓電極穿過樣品內部，到達測量電極；

表面電流：從高壓電極沿樣品表面流向保護電極，不經過測量電極。
這種設計使測量結果僅反映目標電阻（體積或表面），誤差可降低至 1% 以下。

3. 高阻測量技術難點與解決方案

當材料電阻率高（如＞101?Ω?cm）時，流經樣品的電流極小（＜1pA），容易受到環境噪聲（如電磁干擾、漏電流）影響。設備通過以下技術實現精準測量：

屏蔽設計：電極系統置于金屬屏蔽箱內，減少外部電磁干擾；

低噪聲放大：采用靜電計級放大器（輸入偏置電流＜1fA），放大微弱電流信號；

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