分析影響電阻或電阻率測試的因素
出處:loard 發(fā)布于:2011-08-25 13:50:40
電阻率(resistivity)是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。在常溫下(20℃時),某種材料制成的長1米、橫截面積是1平方毫米的導(dǎo)線的電阻,叫做這種材料的電阻率。在溫度一定的情況下,有公式R=ρl/s 其中的ρ就是電阻率,l為材料的長度, s為面積。可以看出,材料的電阻大小正比于材料的長度,而反比于其面積。由上式可知電阻率的定義:ρ=Rs/l.電阻率較低的物質(zhì)被稱為導(dǎo)體,常見導(dǎo)體主要為金屬,而自然界中導(dǎo)電性的是銀。其他不易導(dǎo)電的物質(zhì)如玻璃、橡膠等,電阻率較高,一般稱為絕緣體。介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì) (如硅) 則稱半導(dǎo)體。在物理學(xué)中,用電阻(Resistance)來表示導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大,表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體,電阻一般不同,電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電阻元件是對電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件。電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān),衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù),其定義為溫度每升高1℃時電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。
影響電阻或電阻率測試的主要因素有:
a.環(huán)境溫濕度
一般材料的電阻值隨環(huán)境溫濕度的升高而減小。相對而言,表面電阻(率)對環(huán)境濕度比較敏感,而體電阻(率)則對溫度較為敏感。濕度增加,表面泄漏增大,體電導(dǎo)電流也會增加。溫度升高,載流子的運動速率加快,介質(zhì)材料的吸收電流和電導(dǎo)電流會相應(yīng)增加,據(jù)有關(guān)資料報道,一般介質(zhì)在70 C時的電阻值僅有20 C時的10%。因此,測量材料的電阻時,必須指明試樣與環(huán)境達到平衡的溫濕度。
b.測試電壓(電場強度)
電壓,也稱作電勢差或電位差,是衡量單位電荷在靜電場中由于電勢不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。此概念與水位高低所造成的"水壓"相似。需要指出的是,"電壓"一詞一般只用于電路當(dāng)中,"電勢差"和"電位差"則普遍應(yīng)用于一切電現(xiàn)象當(dāng)中。
介質(zhì)材料的電阻(率) 值一般不能在很寬的電壓范圍內(nèi)保持不變,即歐姆定律對此并不適用。常溫條件下,在較低的電壓范圍內(nèi),電導(dǎo)電流隨外加電壓的增加而線性增加,材料的電阻值保持不變。超過一定電壓后,由于離子化運動加劇,電導(dǎo)電流的增加遠比測試電壓增加的快,材料呈現(xiàn)的電阻值迅速降低。由此可見,外加測試電壓越高,材料的電阻值越低,以致在不同電壓下測試得到的材料電阻值可能有較大的差別。
c.測試時間
用一定的直流電壓對被測材料加壓時,被測材料上的電流不是瞬時達到穩(wěn)定值的,而是有一衰減過程。在加壓的同時,流過較大的充電電流,接著是比較長時間緩慢減小的吸收電流,達到比較平穩(wěn)的電導(dǎo)電流。被測電阻值越高,達到平衡的時間則越長。因此,測量時為了正確讀取被測電阻值,應(yīng)在穩(wěn)定后讀取數(shù)值或取加壓 1分鐘后的讀數(shù)值。
另外,高絕緣材料的電阻值還與其帶電的歷史有關(guān)。為準(zhǔn)確評價材料的靜電性能,在對材料進行電阻(率)測試時,應(yīng)首先對其進行消電處理,并靜置一定的時間,靜置時間可取5分鐘,然后,再按測量程序測試。一般而言,對一種材料的測試,至少應(yīng)隨機抽取3~5個試樣進行測試,以其平均值作為測試結(jié)果。
d.測試設(shè)備的泄漏
在測試中,線路中絕緣電阻不高的連線,往往會不適當(dāng)?shù)嘏c被測試樣、取樣電阻等并聯(lián),對測量結(jié)果可能帶來較大的影響。為此:
為減小測量誤差,應(yīng)采用保護技術(shù),在漏電流大的線路上安裝保護導(dǎo)體,以基本消除雜散電流對測試結(jié)果的影響;
高電壓線由于表面電離,對地有一定泄漏,所以盡量采用高絕緣、大線徑的高壓導(dǎo)線作為高壓輸出線并盡量縮短連線,減少,杜絕電暈放電;
采用聚乙烯、聚四氟乙烯等絕緣材料制作測試臺和支撐體,以避免由于該類原因?qū)е聹y試值偏低。
e.外界干擾
高絕緣材料加上直流電壓后,通過試樣的電流是很微小的,極易受到外界干擾的影響,造成較大的測試誤差。熱電勢、接觸電勢一般很小,可以忽略;電解電勢主要是潮濕試樣與不同金屬接觸產(chǎn)生的,大約只有20mV,況且在靜電測試中均要求相對濕度較低,在干燥環(huán)境中測試時,可以消除電解電勢。因此,外界干擾主要是雜散電流的耦合或靜電感應(yīng)產(chǎn)生的電勢。在測試電流小于10-10A或測量電阻超過1011歐姆時;被測試樣、測試電極和測試系統(tǒng)均應(yīng)采取嚴(yán)格的屏蔽措施,消除外界干擾帶來的影響。
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