体积表面电阻率测试仪的实验方式和工作原理介绍

体积表面电阻率测试仪实验方式：从样品到数据的全流程解析

掌握规范的实验操作流程，是确保测试结果可靠的关键。以下以固体绝缘材料为例，详细说明实验步骤：

1. 准备阶段：样品与设备调试

样品制备

按标准要求切割样品（如直径 50mm 圆片），用砂纸打磨表面至平整，厚度误差≤±2%；

用丙酮或无水乙醇清洗样品表面，去除油脂、灰尘等污染物，干燥后放入干燥器中静置 2 小时。

设备校准

开机预热 30 分钟，确保电路稳定；

使用标准电阻器（如 10¹²Ω 标准电阻）校准测量模块，误差需＜±2%；

检查电极表面是否清洁，保护电极与测量电极之间的绝缘电阻应＞10¹⁴Ω。

2. 安装与参数设定

电极安装

将样品放置于高压电极上，确保中心对齐；

依次安装测量电极和保护电极，旋紧固定螺丝，使电极与样品紧密接触（压力约 10kPa）。

参数设定

根据材料类型选择测试标准（如 GB/T 1410），设备自动加载默认参数（电压 100V，极化时间 60s）；

设置环境参数：温度 23℃，湿度 50% RH，启动环境舱预平衡 30 分钟。

3. 测试与数据采集

启动测试

点击 “开始” 按钮，设备自动施加测试电压，倒计时显示极化时间；

极化完成后，同时采集体积电流（Iᵥ）和表面电流（Iₛ），其中体积电流通过测量电极与高压电极之间的回路获取，表面电流通过保护电极与测量电极之间的回路获取。

数据记录

单次测试完成后，设备自动计算体积电阻率（ρᵥ = Rᵥ × A /d）和表面电阻率（ρₛ = Rₛ × 周长 / 宽度），其中：

Rᵥ = 电压 / Iᵥ，A 为测量电极面积，d 为样品厚度；

Rₛ = 电压 / Iₛ，周长为测量电极周长，宽度为保护电极与测量电极之间的间距（2mm）。

重复测试 3 次，取平均值作为最终结果，单次测试偏差需＜±5%，否则需检查样品或设备。

4. 结束与维护

关机流程

关闭测试电压，移除电极和样品；

用软布擦拭电极表面，避免残留样品碎屑影响下次测试；

记录设备使用时间和状态，定期更换干燥剂（如硅胶）确保内部干燥。

异常处理

若测量值波动较大，需检查样品是否均匀、电极接触是否良好、环境温湿度是否稳定；

若出现短路报警，可能是样品厚度不足或表面有导电杂质，需重新制备样品。

体积表面电阻率测试仪工作原理：从欧姆定律到高阻测量的技术突破

体积表面电阻率试验机的核心原理基于欧姆定律和电极系统设计，通过分离体积电流和表面电流，实现对材料内部与表面导电性能的独立测量。

1. 基础电学原理

体积电阻率（ρᵥ）
公式：ρᵥ = Rᵥ × (A /d)，其中 Rᵥ为体积电阻，A 为测量电极面积，d 为样品厚度。
物理意义：表征单位体积材料对电流的阻碍作用，相当于在样品内部建立一个均匀电场，测量通过内部的电流。

表面电阻率（ρₛ）
公式：ρₛ = Rₛ × (L /b)，其中 Rₛ为表面电阻，L 为测量电极周长，b 为电极宽度（即测量电极与保护电极之间的间距）。
物理意义：表征单位面积材料表面对电流的阻碍作用，电流仅沿样品表面流动，与内部结构无关。

2. 三电极系统的关键作用

传统两电极系统（仅测量电极和高压电极）无法区分体积电流和表面电流，导致测量值包含两者的叠加误差。三电极系统通过引入保护电极解决了这一问题：

保护电极：与测量电极同电位（通过高阻抗电路连接），形成等电位环，阻止表面电流流经测量回路。

电流路径分离：

体积电流：从高压电极穿过样品内部，到达测量电极；

表面电流：从高压电极沿样品表面流向保护电极，不经过测量电极。
这种设计使测量结果仅反映目标电阻（体积或表面），误差可降低至 1% 以下。

3. 高阻测量技术难点与解决方案

当材料电阻率高（如＞10¹⁴Ω・cm）时，流经样品的电流极小（＜1pA），容易受到环境噪声（如电磁干扰、漏电流）影响。设备通过以下技术实现精准测量：

屏蔽设计：电极系统置于金属屏蔽箱内，减少外部电磁干扰；

低噪声放大：采用静电计级放大器（输入偏置电流＜1fA），放大微弱电流信号；

漏电流控制：电极表面镀金（降低接触电阻），样品台使用聚四氟乙烯（绝缘电阻＞10¹⁶Ω），减少设备自身漏电流。