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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)測量相對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)誤差下降更劇烈，在體積電阻率為1024數(shù)量級(jí)時(shí)相對(duì)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(duì)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(duì)測量相對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)誤差近似呈先指數(shù)下降、后線性下降的趨勢。另一方面，對(duì)于不同電阻率數(shù)量級(jí)，10^6、10^12、10^18 Ω·m試樣對(duì)應(yīng)的曲線幾乎重合，相對(duì)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(duì)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(duì)誤差幾乎不受高低壓電
極厚度的影響。此時(shí)影響相對(duì)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(duì)誤差隨著高低壓電極厚度的增加均呈單調(diào)遞減趨勢。