體積電阻率和表面電阻率的區(qū)別

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體積電阻率和表面電阻率的區(qū)別

體積電阻率和表面電阻率是兩個不同的概念，主要區(qū)別如下：

定義不同：體積電阻率是指材料單位體積內(nèi)的電阻值，通常用Ω·m表示；表面電阻率是指材料單位面積內(nèi)的電阻值，通常用Ω表示。

測量方法不同：體積電阻率和表面電阻率測試是一種用于測量材料電阻特性的技術(shù)。其中，表面電阻率測試可測量各種織物、地毯、薄膜以及其他絕緣材料的表面比電阻（表面電阻率）。體積電阻率測試則用于測量通過材料厚度的電阻值技術(shù)。

體積電阻率的測量需要使用體積樣品，通過測量樣品兩端的電壓和電流來計(jì)算得出；表面電阻率的測量則需要使用平面樣品，通過測量樣品兩端的電壓和電流來計(jì)算得出。

物理意義不同：體積電阻率描述了材料內(nèi)部的電阻情況，反映了材料的導(dǎo)電性能；表面電阻率則描述了材料表面的電阻情況，反映了材料的表面導(dǎo)電性能。

應(yīng)用不同：體積電阻率常用于描述材料的導(dǎo)電性能，例如在電路板、電線電纜等電子元器件中的應(yīng)用；表面電阻率則常用于描述材料的防靜電性能，例如在電子元器件、醫(yī)療器械等領(lǐng)域的應(yīng)用。

總的來說，體積電阻率和表面電阻率描述了不同的電阻情況，需要根據(jù)具體情況選擇合適的測量方法和應(yīng)用領(lǐng)域。

體積電阻率和表面電阻率測試在新材料測量方面具有廣泛的應(yīng)用。例如，在研究新型半導(dǎo)體材料時(shí)，表面電阻率測試儀可以用于測量材料的表面電阻率，以評估其電性能。此外，在新材料研發(fā)過程中，表面/體積電阻率測試儀還可以用于檢測材料的導(dǎo)電性能以及絕緣性能，從而為材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要的數(shù)據(jù)支持。

什么是表面電阻 ？

在試樣的其表面上的兩電極間所加電壓與在規(guī)定的電化時(shí)間里流過兩電極間的電流之商，在兩電極上可能形成的極化忽略不計(jì)。

什么是表面電阻率 ？

表面電阻率是指表示物體表面形成的使電荷移動或電流流動難易程度的物理量。

在固體材料平面上放兩個長為L、距離為d的平行電極，則兩電極間的材料表面電阻Rs與d成正比，與L成反比，可用下式表達(dá)：

Rs=ρs*d/L

式中的比例系數(shù)ρs稱作表面電阻率，它與材料的表面性質(zhì)有關(guān)，并隨周圍氣體介質(zhì)的溫度、相對濕度等因素有很大變化。表面電阻率單位用Ω（歐）表示。

表面電阻率測試

表面電阻率測試一般采用圖 2 所示的電極配置 — 將電壓源 Vs 施加到護(hù)環(huán)電極，在測試樣品表面上的電流從保護(hù)電極流向主電極，表面電流被指定為 Im。表面電阻 Rs 可用公式 Rs = Vs/Im 計(jì)算。從護(hù)環(huán)流向上電極的電流是泄露電流；然而這個電流會流入 Vs 的低側(cè)，不會對用于計(jì)算 Rv 的電流表電流 (Im) 的大小造成影響。

表面電阻可用公式?rs = EPER/GLEN x Rs 計(jì)算出，其中:

EPER = Effective perimeter 有效周長

GLEN = Gap length 間隔長度

圖 2. 表面電阻率測試

表面電阻率測試支持功能

測量時(shí)間設(shè)置:

電阻率測試通常是在施加一個激勵信號后的指定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，因?yàn)榻^緣材料的電阻率一般不會迅速收斂于一個穩(wěn)定值，這就要求任何的電阻率技術(shù)指標(biāo)都必須對應(yīng)電阻測量時(shí)間點(diǎn)。除非另作說明，我們通常是在輸入一個激勵信號 (帶電) 60 秒后開始進(jìn)行電阻率測試 (根據(jù) ASTM D257 標(biāo)準(zhǔn))。

濕度和溫度測量:

由于電阻率測試會受到環(huán)境溫度和濕度的影響，因此有必要記錄每一次測量的數(shù)據(jù)，以方便用戶比較不同材料的電阻率測試結(jié)果。

趨勢圖顯示:

由于電阻率測試通常會在輸入電壓激勵信號之后有所改變，儀表能夠顯示電阻率從輸入激勵信號到最終測量結(jié)束過程中的變化，這會為用戶帶來極大便利。

如何使用靜電計(jì)/高阻表 和電阻盒進(jìn)行電阻率測試？

圖 3 顯示了電阻率測試的連接后視圖。

請確保儀表已經(jīng)通過互鎖電纜連接，將高阻表夾具適配器的控制開關(guān)切換到 PULL 位置；并且啟用 "Floating DUT" 模式。在本例中，夾具的測試電極是 16008B 電阻盒的標(biāo)準(zhǔn)配置。電極尺寸為:

￣ 主電極: 直徑 50 mm
￣ 防護(hù)電極: (內(nèi)) 直徑 70 mm

表面電阻率測試實(shí)例所使用的測試樣品是橡膠薄片。

電阻率計(jì)算的詳細(xì)內(nèi)容可參見圖 4。

圖 4. 測試電極的尺寸和電阻率計(jì)算參數(shù)

什么是體積電阻 Volume Resistance ?

體積電阻是在試樣兩相對表面上放置的兩電極間所加直流電壓與流過這兩個電極之間的穩(wěn)態(tài)電流之商，不包括沿試樣表面的電流，在兩電極上可能形成的極化忽略不計(jì)。

什么是體積電阻率 Volume Resistivity？？

體積電阻率是在絕緣材料里面的直流電場強(qiáng)度和穩(wěn)態(tài)電流密度之商，即単位體積內(nèi)的體積電阻。
注：體積電阻率的單位是Ω?m。實(shí)際上也使用Ω?cm這一單位

體積電阻率測試

體積電阻率測試一般采用圖5 所示的測試夾具電極配置 — 將電壓源 Vs 施加到上電極，指定流經(jīng)測試樣品的大電流為 Im，隨后體積電阻率 Rv 用公式 Rv = Vs/Im 計(jì)算。從測試樣品流向保護(hù)電極的大電流和從上電極流向保護(hù)電極的表面電流都屬于泄露電流；然而這些電流都會進(jìn)入 Vs 的低側(cè)，不會對用于計(jì)算 Rv 的電流表電流 (Im) 的大小造成影響。

體積電阻率公式?rv = EAR/STH x Rv計(jì)算出，其中:

EAR = Effective area 有效面積

STH = Sample thickness 樣品厚度

圖 5.體積電阻率測試

體積電阻率測試實(shí)例

以下步驟演示了如何設(shè)置和執(zhí)行體積電阻率測試。

B2985B 靜電計(jì)/高阻表前面板操作及測量步驟

在 16008B 電阻盒中放入測試樣品。

注: 本例使用了與靜電隔離袋材質(zhì)相同的塑料薄膜。

將 16008B 體積/表面選擇器的開關(guān)切換到 "體積 (Volume)" 位置。

按下 [視圖 (View)] 鍵，以顯示功能鍵 View 的菜單。接下來按下[儀表視圖 (Meter View)] 功能鍵，并按下 [AMPS (I)] 輔助鍵。

(1) 檢查電壓源 (Voltage Source) 字段是否設(shè)置為 0 V。

(2) 如果不是，將字段指針移動到電壓源值，再按下 [旋鈕 (knob)] 進(jìn)行電壓編輯。
(3) 字段指針變?yōu)榫G色編輯 (EDIT) 狀態(tài)。
(4) 設(shè)置電壓為 0 V。用箭頭鍵選擇想要編輯的數(shù)字。

設(shè)置運(yùn)算 (MATH) 參數(shù)，以進(jìn)行體積電阻率和表面電阻率計(jì)算:

步驟 1. 按下 [視圖 (View)] 鍵, 以顯示 [系統(tǒng)菜單 (System Menu)] 功能鍵。

步驟 2. 按下 [系統(tǒng)菜單 (System Menu)] 鍵, 再按下 [功能 (Function)] 鍵。

步驟 3. 按下 [運(yùn)算 (Math)] 鍵。

步驟 4. 按下 [變量 (Variable)] 鍵。

運(yùn)算變量輸入面板已打開。

將索引 (Index) 設(shè)置為 "01" (參見下圖中的步驟 "a")。

執(zhí)行下圖中的步驟 "b" 至 "i"，將索引 7 中的變量設(shè)為 188.5 (mm)，參見步驟 h。

在對索引 08 到 10 的變量完成上述步驟之后，所有的參數(shù)應(yīng)當(dāng)按照下圖進(jìn)行設(shè)置。

按下 [應(yīng)用 (Apply)]，再按下 [OK] 鍵，可以保存數(shù)值和關(guān)閉運(yùn)算變量 (Math Variable) 輸入面板。

所有的電阻率運(yùn)算參數(shù)都已設(shè)置好。

按下 [應(yīng)用 (Apply)], 再按下 [OK] 鍵, 可以設(shè)置和關(guān)閉運(yùn)算變量

(Math Variable) 輸入面板。

設(shè)置測量所用到的測試電壓。

(1) 按下 [儀表視圖 (Meter View)] 功能鍵。

(2) 連續(xù)兩次按下 [More...1 of 3] 輔助鍵，以顯示 [More...3 of 3] 功能鍵。

(3) 按下 [顯示電壓源功能 (Show VS Func.)] 輔助鍵，以顯示 VS 功能菜單。

將 VS 功能改為編輯 (EDIT) 模式，并選擇[線性單掃描 (LINEAR SINGLE)] 輔助鍵。

通過下圖中的步驟可以完成掃描參數(shù)的設(shè)置。

(1) 電源 (Source) 形狀指示器應(yīng)當(dāng)改為指示線性單掃描。

(2) 按照下列數(shù)值編輯掃描參數(shù)。

￣ 開始 (Start): 500 V

￣ 停止 (Stop): 500 V

￣ 點(diǎn)數(shù) (Points): 1

(3) 按下 [隱藏電壓源功能 (Hide VS Func.)] 輔助鍵。

VS 范圍設(shè)置模式已打開。

(4) 將字段指針移動到 "Spot Source Range"，然后按下 [旋鈕 (Knob)] 可將字段更改為編輯 (EDIT) 模式。

(5) 按下 [+1000 V] 輔助鍵，將 VS 范圍設(shè)置為 1000 V。

(1) VS 范圍指示出電壓被設(shè)定在 1000 V。

(2) 連續(xù)兩次按下 [More..3 of 3] 輔助鍵，直至它處于 [More...2 of 3]。

(3) 按下[顯示觸發(fā) (Show Trigger)] 輔助鍵。

(4) 點(diǎn)擊觸發(fā) (Trigger) 模式，并更改為編輯 (EDIT) 模式。輔助鍵更改為觸發(fā) (Trigger) 選擇菜單。

(5) 按下 [手動 (MANUAL)] 輔助鍵。

(6) 觸發(fā) (Trigger) 模式更改為手動 (MANUAL) 模式。

手動觸發(fā) (Manual Trigger) 參數(shù)的輸入字段已打開。

在本例中，將觸發(fā)設(shè)為 5 秒間隔，最終采樣設(shè)在 60 秒。

(1) 按照下列數(shù)據(jù)更改手動觸發(fā) (Manual) 參數(shù):

測量計(jì)數(shù): 13

測量時(shí)延: 500 ms (設(shè)置在偏置電壓輸出后有 500 ms 時(shí)延。)測量時(shí)間: 5 秒 (每隔 5 秒執(zhí)行采樣。)

源計(jì)數(shù): 1 (開始 - 停止)

測量和源觸發(fā): 自動 (AUTO)

(2) 按下 [隱藏觸發(fā) (Hide Trigger)] 輔助鍵。

(3) 按下 [顯示滾降 (Show Roll)] 輔助鍵，為接下來的測量做準(zhǔn)備。屏幕的下半部分會顯示儀表視圖和滾降視圖。

可選設(shè)置

如果您在使用濕度傳感器和/或熱電偶，可將其接到 B2985A/87A 的后面板輸入端，這樣您就能測量在測試環(huán)境中的濕度和溫度。注: 由于濕度對電阻率測量的影響很明顯，因此如果您在一個不可控的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行電阻率測量，那么您應(yīng)當(dāng)監(jiān)測濕度指標(biāo)。

輸出打開。

(1) 按下電壓源[通/斷 (On/Off)] 鍵，以輸出 0 V 電壓。

(2) 然后按下電流表[通/斷 (On/Off)] 鍵，以連接這個電流表。

(3) 自動執(zhí)行單次電流測量。

注: 如果已接到濕度和溫度傳感器，也會顯示這一數(shù)據(jù)。

按下 [OHMS(R)] 輔助鍵，將測量參數(shù)更改為電阻。

a. 儀表視圖 (Meter View) 的單位更改為 "Ω"。

b. 下面步驟將設(shè)置運(yùn)算 (MATH) 功能并計(jì)算體積電阻率。執(zhí)行下圖中 b 部分所列出的第 1 至 3 個步驟。

"運(yùn)算 (MATH)" 指示器顯示了 VRESISTIVITY 功能已經(jīng)設(shè)置好。

通過運(yùn)算功能計(jì)算出來的數(shù)據(jù)在主要測量數(shù)據(jù)顯示字段中顯示。電阻數(shù)據(jù)在次要測量數(shù)據(jù)顯示字段中顯示。

以下操作適用于體積電阻率測試。

按下 [單次 (Single)] 測量按鈕。

體積電阻率測試的時(shí)間是 5 到 60 秒。電阻率的單位 "PO" 表示 Peta-Ohm/cm。注: 體積電阻率的單位是 Ωcm。

運(yùn)算數(shù)據(jù)不能在圖形視圖中顯示。

通過下列步驟來繪制體積電阻率與帶電時(shí)間的關(guān)系圖。

注：在測量過程中，運(yùn)算數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)繪制。

運(yùn)算數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化會在掃描測量結(jié)束后自動開始繪制。