體積電阻率簡介

體積電阻率作為絕緣材料的一個(gè)電氣性能參數(shù)，因其能直接反映材料整體絕緣性能的優(yōu)劣而顯得尤為重要。體積電阻率的主要測量方法包括四探針法和三電極法，其中四探針法主要用于導(dǎo)體和半導(dǎo)體的測量，三電極法多用于絕緣材料的測量。三電極法的測量原理是用高、低壓電極在試品兩端施加電壓，測量試品中流過的電流以計(jì)算試品體積電阻，從而計(jì)算試品電阻率。同時(shí)在低壓電極外圍設(shè)置與試品表面接觸的接地屏蔽電極作為第三電極，將試品表面電流直接引入大地，以消除其對體電流測量的影響。

三電極測量系統(tǒng)的組成與測量方法

三電極測量系統(tǒng)主要包括三電極測量裝置、直流穩(wěn)壓電源及靜電電流計(jì)。測量裝置中，絕緣支撐材料為聚氯乙烯（體積
電阻率約為1016 Ω·m），電極材料為鋁，測量時(shí)裝置整體放置在鐵質(zhì)屏蔽箱內(nèi)，以創(chuàng)造測量所需的電磁屏蔽環(huán)境。
測量時(shí)應(yīng)制作尺寸合適的試品，并作表面處理，以保證與電極良好的接觸。在相同環(huán)境溫度與濕度條件下施加直流電壓3 h 后，電流較為穩(wěn)定時(shí)分別對其進(jìn)行多次測量，結(jié)果取平均值。

體積電阻率測量誤差影響因素與變化規(guī)律分析

試品與絕緣支撐材料體積電阻率的影響

絕緣支撐材料有聚氯乙烯(PVC)與聚四氟乙烯(PTFE)兩種，其體積電阻率分別約為10^16 Ω·m 與10^24 Ω·m。當(dāng)試品體積電阻率從10^6 Ω·m 增大至10^24 Ω·m時(shí)，測得不同支撐材料下的相對誤差隨試品體積電阻率的變化規(guī)律如圖5 所示。由圖5 可見，試品體積電阻率較低(≤10^21 Ω·m)時(shí)，試品本身與支撐材料的體積電阻率對測量相對誤差的影響均非常微小，經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)兩種材質(zhì)下測量相對誤差的差距僅在10^-7數(shù)量級(jí)。而當(dāng)試品體積電阻率較高(＞10^21 Ω·m)時(shí)，兩種支撐材料下測量相對誤差均隨試品體積電阻率的增加而顯著下降。PVC 材料下測量相對誤差下降更劇烈，在體積電阻率為1024數(shù)量級(jí)時(shí)相對誤差由正變負(fù)。其原因可能是試品體積電阻率較高時(shí)，測量系統(tǒng)內(nèi)電勢與電場的分布會(huì)發(fā)散至絕緣支座及其周圍的空間，而分布的發(fā)散程度與試品和支撐材料體積電阻率的相對大小有一定關(guān)系。

綜上所述，試品本身與三電極裝置支撐材料的體積電阻率在試品電阻率較低時(shí)對測量相對誤差幾乎無影響，而在高電阻率試品中影響較大。試品電阻率升高會(huì)導(dǎo)致實(shí)際測量電流較測量回路電流為大，相對誤差下降。

試品半徑的影響

當(dāng)試品半徑超過18 mm，大于屏蔽電極外徑時(shí)，測量相對誤差已趨于平穩(wěn)，僅伴隨小幅波動(dòng)，且波動(dòng)的幅度與試品體積電阻率大小成正比。說明試品半徑大于三電極測量系統(tǒng)中屏蔽電極的外徑時(shí)，測量相對誤差基本不受試品半徑的影。當(dāng)試品半徑小于屏蔽電極的外徑時(shí)，測量相對誤差隨試品半徑的增大，經(jīng)歷了一個(gè)大幅下降至小幅振蕩的過程，在試品半徑約為13.5 mm時(shí)，相對誤差達(dá)到最一低值。

試品厚度的影響

隨著厚度的增加，試品的相對誤差近似呈先指數(shù)下降、后線性下降的趨勢。另一方面，對于不同電阻率數(shù)量級(jí)，10^6、10^12、10^18 Ω·m試樣對應(yīng)的曲線幾乎重合，相對誤差差距非常小；而在電阻率為10^24 Ω·m時(shí)，曲線整體位置出現(xiàn)一個(gè)較大幅度的下移，相對誤差大幅降低。

電極厚度的影響

試品電阻率數(shù)量級(jí)較低時(shí)，相對誤差幾乎不受高低壓電
極厚度的影響。此時(shí)影響相對誤差的主要因素是試品厚度。試品的電阻率較高時(shí)，隨著高低壓電極厚度的增加，相對誤差隨著高低壓電極厚度的增加均呈單調(diào)遞減趨勢。