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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(gè)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(cè)量方法不同：體積電阻率和表面電阻率測(cè)試是一種用于測(cè)量材料電阻特性的技術(shù)。其中，表面電阻率測(cè)試可測(cè)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(cè)試則用于測(cè)量通過(guò)材料厚度的電阻值技術(shù)。

體積電阻率的測(cè)量需要使用體積樣品，通過(guò)測(cè)量樣品兩端的電壓和電流來(lái)計(jì)算得出；表面電阻率的測(cè)量則需要使用平面樣品，通過(guò)測(cè)量樣品兩端的電壓和電流來(lái)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(lái)說(shuō)，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(cè)量方法和應(yīng)用領(lǐng)域。

體積電阻率和表面電阻率測(cè)試在新材料測(cè)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(cè)試儀可以用于測(cè)量材料的表面電阻率，以評(píng)估其電性能。此外，在新材料研發(fā)過(guò)程中，表面/體積電阻率測(cè)試儀還可以用于檢測(cè)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(guò)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(dòng)或電流流動(dòng)難易程度的物理量。

在固體材料平面上放兩個(gè)長(zhǎng)為L(zhǎng)、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?chē)鷼怏w介質(zhì)的溫度、相對(duì)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(cè)試

表面電阻率測(cè)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(cè)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(gè)電流會(huì)流入 Vs 的低側(cè)，不會(huì)對(duì)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(zhǎng)

GLEN = Gap length 間隔長(zhǎng)度

圖 2. 表面電阻率測(cè)試

表面電阻率測(cè)試支持功能

測(cè)量時(shí)間設(shè)置:

電阻率測(cè)試通常是在施加一個(gè)激勵(lì)信號(hào)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(huì)迅速收斂于一個(gè)穩(wěn)定值，這就要求任何的電阻率技術(shù)指標(biāo)都必須對(duì)應(yīng)電阻測(cè)量時(shí)間點(diǎn)。除非另作說(shuō)明，我們通常是在輸入一個(gè)激勵(lì)信號(hào) (帶電) 60 秒后開(kāi)始進(jìn)行電阻率測(cè)試 (根據(jù) ASTM D257 標(biāo)準(zhǔn))。

濕度和溫度測(cè)量:

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

趨勢(shì)圖顯示:

由于電阻率測(cè)試通常會(huì)在輸入電壓激勵(lì)信號(hào)之后有所改變，儀表能夠顯示電阻率從輸入激勵(lì)信號(hào)到最終測(cè)量結(jié)束過(guò)程中的變化，這會(huì)為用戶帶來(lái)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(cè)試？

圖 3 顯示了電阻率測(cè)試的連接后視圖。

請(qǐng)確保儀表已經(jīng)通過(guò)互鎖電纜連接，將高阻表夾具適配器的控制開(kāi)關(guān)切換到 PULL 位置；并且啟用 "Floating DUT" 模式。在本例中，夾具的測(cè)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(cè)試實(shí)例所使用的測(cè)試樣品是橡膠薄片。

電阻率計(jì)算的詳細(xì)內(nèi)容可參見(jiàn)圖 4。

圖 4. 測(cè)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(duì)表面上放置的兩電極間所加直流電壓與流過(guò)這兩個(gè)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(chǎng)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(cè)試

體積電阻率測(cè)試一般采用圖5 所示的測(cè)試夾具電極配置 — 將電壓源 Vs 施加到上電極，指定流經(jīng)測(cè)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(cè)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(huì)進(jìn)入 Vs 的低側(cè)，不會(huì)對(duì)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(cè)試

體積電阻率測(cè)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(cè)試。

B2985B 靜電計(jì)/高阻表前面板操作及測(cè)量步驟

在 16008B 電阻盒中放入測(cè)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(kāi)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(lái)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(dòng)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(kāi)。

將索引 (Index) 設(shè)置為 "01" (參見(jiàn)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(jiàn)步驟 h。

在對(duì)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(cè)量所用到的測(cè)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(guò)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(kāi)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(kāi)。

(4) 將字段指針移動(dòng)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(dòng) (MANUAL)] 輔助鍵。

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

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

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(dòng)觸發(fā) (Manual) 參數(shù):

測(cè)量計(jì)數(shù): 13

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

源計(jì)數(shù): 1 (開(kāi)始 - 停止)

測(cè)量和源觸發(fā): 自動(dòng) (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(lái)的測(cè)量做準(zhǔn)備。屏幕的下半部分會(huì)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(cè)量在測(cè)試環(huán)境中的濕度和溫度。注: 由于濕度對(duì)電阻率測(cè)量的影響很明顯，因此如果您在一個(gè)不可控的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行電阻率測(cè)量，那么您應(yīng)當(dāng)監(jiān)測(cè)濕度指標(biāo)。

輸出打開(kāi)。

(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(gè)電流表。

(3) 自動(dòng)執(zhí)行單次電流測(cè)量。

注: 如果已接到濕度和溫度傳感器，也會(huì)顯示這一數(shù)據(jù)。

按下 [OHMS(R)] 輔助鍵，將測(cè)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(gè)步驟。

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

通過(guò)運(yùn)算功能計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)在主要測(cè)量數(shù)據(jù)顯示字段中顯示。電阻數(shù)據(jù)在次要測(cè)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(cè)試。

按下 [單次 (Single)] 測(cè)量按鈕。

體積電阻率測(cè)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(guò)下列步驟來(lái)繪制體積電阻率與帶電時(shí)間的關(guān)系圖。

注：在測(cè)量過(guò)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(huì)在掃描測(cè)量結(jié)束后自動(dòng)開(kāi)始繪制。