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電阻率測試原理:
表面電阻率測試儀可用于測量各種織物、地毯、薄膜以及其他絕緣材料的表面比電阻(表面電阻率),表面比電阻的大小可間接反映試驗材料表面靜電泄漏時間的長短,從而反映試驗材料的帶靜電性能。
表面電阻率測試儀測量采用三電極法對試樣進行測試,其試驗裝置主要有平板式電極裝置和高阻計兩部分組成。
基本原理是對試樣加入不同擋位的直流電壓,流經試樣的微弱電流用標準電阻取樣放大后,從高阻計上讀出。數字直接顯示出電阻值,精度高、顯示迅速、穩定性好、讀數方便。
根據歐姆定律,被測電阻Rx等于施加電壓V除以通過的電流I。傳統的高阻計的工作原理是測量電壓V固定,通過測量流過取樣電阻的電流I來得到電阻值。
從歐姆定律可以看出,由于電流I是與電阻成反比,而不是成正比,所以電阻的顯示值是非線性的,即電阻無窮大時,電流為零,即表頭的零位處是∞,其附近的刻度非常密,分辨率很低。
整個刻度是非線性的。又由于測量不同的電阻時,其電壓V也會有些變化,所以普通的高阻計是精度差、分辨率低。
本儀器是同時測出電阻兩端的電壓V和流過電阻的電流I,通過內部的大規模集成電路完成電壓除以電流的計算,然后把所得到的結果經過A/D轉換后以數字顯示出電阻值。
即便是電阻兩端的電壓V和流過電阻的電流I是同時變化,其顯示的電阻值不象普通高阻計那樣因被測電壓V的變化或電流I的變化而變。
所以,即使測量電壓、被測量電阻、電源電壓等發生變化對其結果影響不大,其測量精度很高(),從理論上講其誤差可以做到零,而實際誤差可以做到千分之幾或萬分之幾。
電阻率:
電阻率是半導體材料最重要的特性參數之一,通過對其測量,可以掌握樣品中雜質濃度的分布情況。因此,在半導體工業中,必須快速、準確地對硅晶圓片電阻率進行測量和分檔。 本文首先詳細分析了四探針電阻率測試原理,在比較了幾種測試方法的基礎上,確立了矩形四探針法,與國內廠家現在普遍采用的直線四探針法相比,用矩形四探針法可以獲得更小的測量微區,而且其游移偏差也小于直線四探針測量所產生的偏差。 在此基礎之上,將直流四探針測試方法與嵌入式系統相結合,設計出數字化智能四探針電阻率測試儀,詳細說明了各部分電路的組成及功能,以及相應的軟件設計。該系統依據直流四探針法原理,采用由16位單片機MSP430控制的高穩定度可編程恒流源電路和低溫漂、低噪聲可編程放大器電路,以及自動量程轉換電路等部分構成測量回路,使得該儀器能夠自動識別待測樣品的電阻率,并根據電阻率大小自動切換量程,既可以獨立工作,又可以通過RS-232接口與PC機通信,大大提高了該測試儀的數據處理能力和測量精度,而且操作十分方便高效。該測試儀有較高的實用價值和發展前景。
概述:
多功能體積電阻率|電性能試驗儀既可測量高電阻,又可測微電流。采用了美國In公司的大規模集成電路,使儀器體積小、重量輕、準確度高。以雙3.1/2 位數字直接顯示電阻的高阻計和電流。量限從1×104Ω ~1×1018 Ω,是目前國內測量范圍zui寬,準確度zui高的數字超高阻測量儀。電流測量范圍為2×10-4 ~1×10-16A。機內測試電壓為10/50/100/250/500/1000V任意可調。絕緣材料的體積電阻率和表面電阻率測試儀具有精度高、顯示迅速、性好穩定、讀數方便, 適用于防靜電產品如防靜電鞋、防靜電塑料橡膠制品、計算機房防靜電活動地板等電阻值的檢驗以及絕緣材料和電子電器產品的絕緣電阻測量。除能測電阻外,還能直接測量微弱電流。
多功能體積電阻率|電性能試驗儀參數配置:
序號 | 項目 | 參數 |
1 | 電阻測量范圍及誤差 | 1×104~1×1017 Ω |
1×104~1×108 Ω±2% | ||
1×108~1×1010 Ω±5% | ||
1×1010~1×1012 Ω±10% | ||
1×1012~1×1014 Ω±20% | ||
2 | 直流測試電壓 | 10/50/100/250/500/1000V |
3 | 直流電壓誤差 | ±2% |
4 | 電源 | 220V 10A 50Hz |
5 | 消耗功率 | 約10W |
6 | 環境溫度 | 0~40℃ |
7 | 相對溫度 | ≤70% |
8 | 外形尺寸 | 370mm×450mm×200mm |
9 | 重量 | 約13kg |
序號 | 配置 | 數量/單位 |
1 | 儀器主機 | 1臺 |
2 | 電源線 | 1根 |
3 | 測試線 | 3根 |
4 | 接地線 | 1根 |
5 | 說明書 | 1份 |
6 | 合格證 | 1張 |
可能影響測量結果的各種因數
1、測量時間對測量結果的影響
在測量電線電纜、大型電機、變壓器等大容量電器時,由于被測器件中存在較大的分布電容以及絕緣材料的介質吸收與極化現象,其充電時間常數可能高達數十分鐘,在測量開始時,電容性電流占主導地位,電阻示值很小,隨著電容電流逐漸衰減,儀表電阻示值呈緩慢上升,這是正常現象(如果電阻示值很快穩定,反而說明在測量開始時電導性泄漏電流就在在測量電流中占主導地位,北京檢測儀器這是被測對象因受潮而導致絕緣不良的一個主要特征)。為了取得一個比較確定的測量結果,通常對被測器件規定一個特定的測量時間(如電線電纜規定為1分鐘),可以通過設置儀器的定時器獲得所需的定時時間。
2、重復測量對測量結果的影響
在測量電線電纜、大型電機、變壓器等大容量電器的絕緣電阻時,如在短時間內進行重復測量,則二次測量示值將明顯比第一次測量示值高,這是由于被測器件中存在第一次測量所施加的殘余電荷的緣故。這些器件充電時間很長,同樣,放電時間也很長,在沒有充分放電的情況下重復測量,充電效果是疊加的,其等效作用是延長了后一次測量實際上的測量時間,電阻示值自然較高。因此,北京檢測儀器測量結果應以第一次測量為準,如要進行第二次測量則必須對被測器件進行充分放電后(一般為數十分鐘至數小時)才能進行。
3、測量電壓對測量結果的影響
不同的測量電壓可能會導致不同的測量結果,通常是測量電壓越高,漏電流越大,電阻值越小,具體原因見 4.4.4節。
4、環境溫度對測量結果的影響
電線電纜、電力器件、半導體元件等被測對象的絕緣電阻(或漏電流)有很大的溫度系數,如硅二極管,環境溫度每增加8-10 ℃,其反向漏電流就要增加一倍,絕緣電阻值降低一倍。為了取得一個比較確定的測量結果,通常對被測器件規定一個特定的測量環境溫度,在其他溫度下的測量結果,可以通過一定的公式換算到特定溫度下的絕緣電阻。在超高阻及微電流測量中還必須
保證環境溫度的穩定性,我廠在研發實踐中發現,在變化的溫度場中( 如普通空調開啟與停止之間有1-2℃的溫度變化 ),北京檢測儀器測試導線(聚乙烯介質的同軸電纜)會產生10-13A - 10-12A 數量級的干擾電流(由于材料的熱釋電效應引起),試驗室建議采用連續送風的中央空調或變頻式空調。
5、環境濕度對測量結果的影響
環境濕度對超高阻(>1013Ω)測量、絕緣材料表面電阻率測量、防靜電工程表面電阻測量影響很大,這是由于絕緣材料表面吸濕效應所致。雖然3.1.1.2節中規定了儀表的正常工作條件為相對濕度不大于80%(無凝露),但這僅對儀表本身而言,在超高阻測量的情況下,被測對象(包括檢定儀表用的高值標準電阻器)對環境濕度的敏感程度要遠遠高于儀表本身。因此在進行上述測量時環境濕度應不大于60% RH,進行高絕緣電阻試驗的試驗室通常應備有空氣抽濕裝置。
6、環境干擾對測量結果的影響
環境干擾對超高阻(>1012Ω)、微弱電流(<10-11A)測量結果的穩定性影響較大,用戶應設法避免的環境干擾包括:
a)電磁場干擾:高壓交流輸電線,北京檢測儀器大型電機、變壓器、電磁鐵、中頻及高頻加熱裝置以及產生電脈沖、電火花的干擾源包括手電鉆、電吹風、電焊機、以及大功率電器的啟動與停止,都可能造成測量結果不穩定。
b)機械振動:儀表及被測對象應保持靜止,機械振動會在電路中產生壓電效應、摩擦生電效應以及被測物與儀表之間分布電容的變化,影響測量結果的穩定性,尤其要保證被測對象及測量導線的絕對靜止,在進行超高阻(>1013Ω)、極微弱電流(<10-12A)測量時,建議采用帶有雙重屏蔽層的低噪聲電纜作測量導線,最好采用以空氣為絕緣介質的金屬硬管空氣電纜。
c)人體感應:因為人體與儀表及被測對象存在分布電容,且不可避免帶有電荷,操作人員的走動、肢體移動都會引起周圍電場的變化,導致儀表讀數上下跳動。
d)空氣中正負離子的干擾:在測試現場,某些能造成空氣電離的裝置如正、負離子發生器,空氣凈化器等會對測量結果造成較大影響,實驗表明,在進行超高阻(>1013Ω)、極微弱電流(<10-12A)測量時,由空調、去濕機的壓縮機,或電風扇引起的空氣流動、摩擦所產生的微弱電荷都會給測量結果帶來明顯影響。
使用北京檢測儀器儀表中的濾波器可以在一定程度上提高儀表讀數的穩定性,杜絕環境干擾的最好辦法是將被測對象整體靜置在金屬屏蔽盒內,并保持與屏蔽盒絕緣良好,屏蔽盒與儀表的屏蔽端連接。