超高電阻、電阻率和絕緣材料的精確測量

橡膠、塑料、電木等，作為絕緣材料，在我們的電子和電力產(chǎn)品設(shè)計時必不可少。但不知您想過沒有，您選擇的材料的電阻性能到底怎么樣，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(chǎn)品的設(shè)計要求？

如下表所示，金屬和合金的電阻率都很??；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制作導(dǎo)線；外層絕緣部分又要選用橡膠等高電阻率的材料。

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(shù)字萬用表。但即便是我們最高性能的六位半數(shù)字萬用表，其測量電阻的最高量程，只有1GΩ。但我們設(shè)計中采樣的絕緣材料，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，采用電壓激勵，測量電流值的方法。傳統(tǒng)的萬用表，已經(jīng)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0.1TΩ的電阻時，它可以施加最高1000V的電壓，而電流測量分辨率是0.01fA！其電阻測量能力可以達到10PΩ級，即1016級別！

對于絕緣體或高阻來說，材料的電阻率往往比電阻值本身更受關(guān)注。為了實現(xiàn)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。測試夾具由屏蔽盒、上、下電極，以及壓力控制裝置構(gòu)成。

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(jù)測量的電流、材料的厚度、截面積等參數(shù)，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(huán)和內(nèi)環(huán)之間施加電壓，根據(jù)測量的內(nèi)、外環(huán)之間的電流、材料的厚度、截面積等參數(shù)，獲得表面電阻率。

因此，絕緣材料電阻率測量，本質(zhì)依然是大電阻的測量，通過測量的電阻按照電極的參數(shù)計算單位體積或面積的電阻率值。以上內(nèi)容由西安安泰測試整理，安泰測試作為國內(nèi)專業(yè)測試儀器服務(wù)平臺，泰克長期合作伙伴，旨在為客戶提供豐富的測試產(chǎn)品選擇、完整的系統(tǒng)測試解決方案、專業(yè)的測試軟件開發(fā)、全面的技術(shù)支持和售后服務(wù)，幫助客戶更好的解決測試問題。

審核編輯：符乾江