体积电阻率和表面电阻率的区别

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体积电阻率和表面电阻率的区别

体积电阻率和表面电阻率是两个不同的概念，主要区别如下：

定义不同：体积电阻率是指材料单位体积内的电阻值，通常用Ω·m表示；表面电阻率是指材料单位面积内的电阻值，通常用Ω表示。

测量方法不同：体积电阻率和表面电阻率测试是一种用于测量材料电阻特性的技术。其中，表面电阻率测试可测量各种织物、地毯、薄膜以及其他绝缘材料的表面比电阻（表面电阻率）。体积电阻率测试则用于测量通过材料厚度的电阻值技术。

体积电阻率的测量需要使用体积样品，通过测量样品两端的电压和电流来计算得出；表面电阻率的测量则需要使用平面样品，通过测量样品两端的电压和电流来计算得出。

物理意义不同：体积电阻率描述了材料内部的电阻情况，反映了材料的导电性能；表面电阻率则描述了材料表面的电阻情况，反映了材料的表面导电性能。

应用不同：体积电阻率常用于描述材料的导电性能，例如在电路板、电线电缆等电子元器件中的应用；表面电阻率则常用于描述材料的防静电性能，例如在电子元器件、医疗器械等领域的应用。

总的来说，体积电阻率和表面电阻率描述了不同的电阻情况，需要根据具体情况选择合适的测量方法和应用领域。

体积电阻率和表面电阻率测试在新材料测量方面具有广泛的应用。例如，在研究新型半导体材料时，表面电阻率测试仪可以用于测量材料的表面电阻率，以评估其电性能。此外，在新材料研发过程中，表面/体积电阻率测试仪还可以用于检测材料的导电性能以及绝缘性能，从而为材料的优化设计提供重要的数据支持。

什么是表面电阻 ？

在试样的其表面上的两电极间所加电压与在规定的电化时间里流过两电极间的电流之商，在两电极上可能形成的极化忽略不计。

什么是表面电阻率 ？

表面电阻率是指表示物体表面形成的使电荷移动或电流流动难易程度的物理量。

在固体材料平面上放两个长为L、距离为d的平行电极，则两电极间的材料表面电阻Rs与d成正比，与L成反比，可用下式表达：

Rs=ρs*d/L

式中的比例系数ρs称作表面电阻率，它与材料的表面性质有关，并随周围气体介质的温度、相对湿度等因素有很大变化。表面电阻率单位用Ω（欧）表示。

表面电阻率测试

表面电阻率测试一般采用图 2 所示的电极配置 — 将电压源 Vs 施加到护环电极，在测试样品表面上的电流从保护电极流向主电极，表面电流被指定为 Im。表面电阻 Rs 可用公式 Rs = Vs/Im 计算。从护环流向上电极的电流是泄露电流；然而这个电流会流入 Vs 的低侧，不会对用于计算 Rv 的电流表电流 (Im) 的大小造成影响。

表面电阻可用公式 rs = EPER/GLEN x Rs 计算出，其中:

EPER = Effective perimeter 有效周长

GLEN = Gap length 间隔长度

图 2. 表面电阻率测试

表面电阻率测试支持功能

测量时间设置:

电阻率测试通常是在施加一个激励信号后的指定时间内进行，因为绝缘材料的电阻率一般不会迅速收敛于一个稳定值，这就要求任何的电阻率技术指标都必须对应电阻测量时间点。除非另作说明，我们通常是在输入一个激励信号 (带电) 60 秒后开始进行电阻率测试 (根据 ASTM D257 标准)。

湿度和温度测量:

由于电阻率测试会受到环境温度和湿度的影响，因此有必要记录每一次测量的数据，以方便用户比较不同材料的电阻率测试结果。

趋势图显示:

由于电阻率测试通常会在输入电压激励信号之后有所改变，仪表能够显示电阻率从输入激励信号到最终测量结束过程中的变化，这会为用户带来极大便利。

如何使用静电计/高阻表 和电阻盒进行电阻率测试？

图 3 显示了电阻率测试的连接后视图。

请确保仪表已经通过互锁电缆连接，将高阻表夹具适配器的控制开关切换到 PULL 位置；并且启用 "Floating DUT" 模式。在本例中，夹具的测试电极是 16008B 电阻盒的标准配置。电极尺寸为:

‾ 主电极: 直径 50 mm
‾ 防护电极: (内) 直径 70 mm

表面电阻率测试实例所使用的测试样品是橡胶薄片。

电阻率计算的详细内容可参见图 4。

图 4. 测试电极的尺寸和电阻率计算参数

什么是体积电阻 Volume Resistance ?

体积电阻是在试样两相对表面上放置的两电极间所加直流电压与流过这两个电极之间的稳态电流之商，不包括沿试样表面的电流，在两电极上可能形成的极化忽略不计。

什么是体积电阻率 Volume Resistivity？？

体积电阻率是在绝缘材料里面的直流电场强度和稳态电流密度之商，即単位体积内的体积电阻。
注：体积电阻率的单位是Ω・m。实际上也使用Ω・cm这一单位

体积电阻率测试

体积电阻率测试一般采用图5 所示的测试夹具电极配置 — 将电压源 Vs 施加到上电极，指定流经测试样品的大电流为 Im，随后体积电阻率 Rv 用公式 Rv = Vs/Im 计算。从测试样品流向保护电极的大电流和从上电极流向保护电极的表面电流都属于泄露电流；然而这些电流都会进入 Vs 的低侧，不会对用于计算 Rv 的电流表电流 (Im) 的大小造成影响。

体积电阻率公式 rv = EAR/STH x Rv计算出，其中:

EAR = Effective area 有效面积

STH = Sample thickness 样品厚度

图 5.体积电阻率测试

体积电阻率测试实例

以下步骤演示了如何设置和执行体积电阻率测试。

B2985B 静电计/高阻表前面板操作及测量步骤

在 16008B 电阻盒中放入测试样品。

注: 本例使用了与静电隔离袋材质相同的塑料薄膜。

将 16008B 体积/表面选择器的开关切换到 "体积 (Volume)" 位置。

按下 [视图 (View)] 键，以显示功能键 View 的菜单。接下来按下[仪表视图 (Meter View)] 功能键，并按下 [AMPS (I)] 辅助键。

(1) 检查电压源 (Voltage Source) 字段是否设置为 0 V。

(2) 如果不是，将字段指针移动到电压源值，再按下 [旋钮 (knob)] 进行电压编辑。
(3) 字段指针变为绿色编辑 (EDIT) 状态。
(4) 设置电压为 0 V。用箭头键选择想要编辑的数字。

设置运算 (MATH) 参数，以进行体积电阻率和表面电阻率计算:

步骤 1. 按下 [视图 (View)] 键, 以显示 [系统菜单 (System Menu)] 功能键。

步骤 2. 按下 [系统菜单 (System Menu)] 键, 再按下 [功能 (Function)] 键。

步骤 3. 按下 [运算 (Math)] 键。

步骤 4. 按下 [变量 (Variable)] 键。

运算变量输入面板已打开。

将索引 (Index) 设置为 "01" (参见下图中的步骤 "a")。

执行下图中的步骤 "b" 至 "i"，将索引 7 中的变量设为 188.5 (mm)，参见步骤 h。

在对索引 08 到 10 的变量完成上述步骤之后，所有的参数应当按照下图进行设置。

按下 [应用 (Apply)]，再按下 [OK] 键，可以保存数值和关闭运算变量 (Math Variable) 输入面板。

所有的电阻率运算参数都已设置好。

按下 [应用 (Apply)], 再按下 [OK] 键, 可以设置和关闭运算变量

(Math Variable) 输入面板。

设置测量所用到的测试电压。

(1) 按下 [仪表视图 (Meter View)] 功能键。

(2) 连续两次按下 [More...1 of 3] 辅助键，以显示 [More...3 of 3] 功能键。

(3) 按下 [显示电压源功能 (Show VS Func.)] 辅助键，以显示 VS 功能菜单。

将 VS 功能改为编辑 (EDIT) 模式，并选择[线性单扫描 (LINEAR SINGLE)] 辅助键。

通过下图中的步骤可以完成扫描参数的设置。

(1) 电源 (Source) 形状指示器应当改为指示线性单扫描。

(2) 按照下列数值编辑扫描参数。

‾ 开始 (Start): 500 V

‾ 停止 (Stop): 500 V

‾ 点数 (Points): 1

(3) 按下 [隐藏电压源功能 (Hide VS Func.)] 辅助键。

VS 范围设置模式已打开。

(4) 将字段指针移动到 "Spot Source Range"，然后按下 [旋钮 (Knob)] 可将字段更改为编辑 (EDIT) 模式。

(5) 按下 [+1000 V] 辅助键，将 VS 范围设置为 1000 V。

(1) VS 范围指示出电压被设定在 1000 V。

(2) 连续两次按下 [More..3 of 3] 辅助键，直至它处于 [More...2 of 3]。

(3) 按下[显示触发 (Show Trigger)] 辅助键。

(4) 点击触发 (Trigger) 模式，并更改为编辑 (EDIT) 模式。辅助键更改为触发 (Trigger) 选择菜单。

(5) 按下 [手动 (MANUAL)] 辅助键。

(6) 触发 (Trigger) 模式更改为手动 (MANUAL) 模式。

手动触发 (Manual Trigger) 参数的输入字段已打开。

在本例中，将触发设为 5 秒间隔，最终采样设在 60 秒。

(1) 按照下列数据更改手动触发 (Manual) 参数:

测量计数: 13

测量时延: 500 ms (设置在偏置电压输出后有 500 ms 时延。)测量时间: 5 秒 (每隔 5 秒执行采样。)

源计数: 1 (开始 - 停止)

测量和源触发: 自动 (AUTO)

(2) 按下 [隐藏触发 (Hide Trigger)] 辅助键。

(3) 按下 [显示滚降 (Show Roll)] 辅助键，为接下来的测量做准备。屏幕的下半部分会显示仪表视图和滚降视图。

可选设置

如果您在使用湿度传感器和/或热电偶，可将其接到 B2985A/87A 的后面板输入端，这样您就能测量在测试环境中的湿度和温度。注: 由于湿度对电阻率测量的影响很明显，因此如果您在一个不可控的环境内进行电阻率测量，那么您应当监测湿度指标。

输出打开。

(1) 按下电压源[通/断 (On/Off)] 键，以输出 0 V 电压。

(2) 然后按下电流表[通/断 (On/Off)] 键，以连接这个电流表。

(3) 自动执行单次电流测量。

注: 如果已接到湿度和温度传感器，也会显示这一数据。

按下 [OHMS(R)] 辅助键，将测量参数更改为电阻。

a. 仪表视图 (Meter View) 的单位更改为 "Ω"。

b. 下面步骤将设置运算 (MATH) 功能并计算体积电阻率。执行下图中 b 部分所列出的第 1 至 3 个步骤。

"运算 (MATH)" 指示器显示了 VRESISTIVITY 功能已经设置好。

通过运算功能计算出来的数据在主要测量数据显示字段中显示。电阻数据在次要测量数据显示字段中显示。

以下操作适用于体积电阻率测试。

按下 [单次 (Single)] 测量按钮。

体积电阻率测试的时间是 5 到 60 秒。电阻率的单位 "PO" 表示 Peta-Ohm/cm。注: 体积电阻率的单位是 Ωcm。

运算数据不能在图形视图中显示。

通过下列步骤来绘制体积电阻率与带电时间的关系图。

注：在测量过程中，运算数据不能实时绘制。

运算数据随时间的变化会在扫描测量结束后自动开始绘制。