碳素材料電阻率測(cè)試儀

碳素材料電阻率測(cè)試儀  測(cè)量原理與方法：?

四探針?lè)ǎ?/span>?

 主流、 推薦的碳素材料塊體/薄膜測(cè)試方法。?

優(yōu)點(diǎn)：? 有效消除接觸電阻和引線電阻的影響，測(cè)量精度高，尤其適合中等電阻率材料（碳素材料大多在此范圍）。

缺點(diǎn)：? 需要樣品表面平整，探針間距需精確（或已知），邊緣效應(yīng)需修正（尤其是小樣品）。

類型：? 直線四探針（ 常用）、方形四探針（范德堡法，適合不規(guī)則薄片）。

兩電極法 + 四線制：?

在樣品兩端施加電流電極，在更內(nèi)側(cè)測(cè)量電壓電極。

優(yōu)點(diǎn)：? 接線相對(duì)簡(jiǎn)單，可通過(guò)四線制消除引線電阻影響。

缺點(diǎn)：? 電流分布不如四探針均勻，接觸電阻仍可能對(duì)電壓測(cè)量點(diǎn)有影響（盡管四線制已大幅降低），精度通常低于四探針?lè)ā＿m用于電阻率較高或較低，或形狀受限的樣品。

非接觸法（渦流法）：?

優(yōu)點(diǎn)：? 完全無(wú)損，無(wú)需接觸樣品，速度快，適合在線或快速篩查。

缺點(diǎn)：? 測(cè)量精度通常低于接觸法（尤其對(duì)薄層或復(fù)雜形狀），需要校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品，測(cè)量的是“等效電阻率”，受材料磁導(dǎo)率、厚度、表面狀況影響較大。更適合均勻?qū)w（如金屬箔）。

阻抗分析法：?

施加交流信號(hào)，測(cè)量復(fù)數(shù)阻抗。

優(yōu)點(diǎn)：? 可以區(qū)分材料的電阻分量和電容/電感分量（對(duì)某些復(fù)合碳材料有用），可選擇合適頻率避免極化效應(yīng)。

缺點(diǎn)：? 儀器更復(fù)雜，數(shù)據(jù)分析更復(fù)雜，主要用于研究而非單純電阻率測(cè)量。

電阻率范圍：?

碳素材料電阻率范圍很寬（從高導(dǎo)電石墨烯到絕緣碳纖維都有可能）。儀器需覆蓋你的目標(biāo)材料范圍（如從 10^-6 Ω·m 到 10^2 Ω·m 甚至更高）。

高精度測(cè)量低電阻率材料（如高定向熱解石墨）需要微歐表級(jí)別的電流源和納伏表級(jí)別的電壓表。

電流類型：?

直流：?  常用，簡(jiǎn)單直接。需注意熱電勢(shì)和可能的極化效應(yīng)（對(duì)某些材料）。

交流：? 可消除熱電勢(shì)和極化效應(yīng)影響，特別適合粉末、多孔材料或存在界面效應(yīng)的復(fù)合材料。頻率選擇很重要。

儀器核心功能與性能：?

信號(hào)源：? 精確可控的恒流源（范圍、精度、穩(wěn)定性）或恒壓源。

電壓表：? 高輸入阻抗、高精度、高分辨率（尤其測(cè)量低電壓時(shí)）。

測(cè)量精度與分辨率：? 根據(jù)應(yīng)用需求確定（研發(fā)高精度 vs 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制）。

自動(dòng)化程度：? 手動(dòng)操作儀器 vs 帶計(jì)算機(jī)接口、自動(dòng)掃描、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/處理功能的儀器。

樣品臺(tái)與夾具：?

針對(duì)不同形態(tài)樣品（塊、片、膜、粉、纖維）設(shè)計(jì)專用夾具至關(guān)重要。

探針材質(zhì)（如鎢鋼、鎢碳化物、鍍金）和壓力需可調(diào)，確保良好接觸且不損傷樣品（尤其對(duì)薄膜或軟材料）。

樣品臺(tái)可能需要溫控功能（高溫爐/低溫恒溫器），研究電阻率隨溫度變化。

材料形態(tài)與樣品類型：?

塊體/板材/棒材：?  常用。通常采用?四探針?lè)?或?兩電極法（結(jié)合四線制測(cè)量）?。

薄膜/涂層：? 常用?四探針?lè)?（尤其范德堡法對(duì)不規(guī)則形狀友好）、?非接觸渦流法?（無(wú)損）、或?qū)Ｓ帽∧る娮铚y(cè)試夾具。

粉末/顆粒：? 需壓制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的片狀或棒狀樣品，再用塊體方法測(cè)量。需考慮壓制密度對(duì)電阻率的影響。

纖維/絲束：? 需專用夾具夾持，常用?兩電極法（四線制）? 或改進(jìn)的四探針?lè)ā?/span>

復(fù)合材料：? 取決于基體和增強(qiáng)相的性質(zhì)、分布。方法選擇需謹(jǐn)慎，可能需結(jié)合多種方法或定制夾具。

說(shuō)明

　　①電阻率ρ不僅和導(dǎo)體的材料有關(guān)，還和導(dǎo)體的溫度有關(guān)。在溫度變化不大的范圍內(nèi)，幾乎所有金屬的電阻率隨溫度作線性變化，即ρ=ρo(1+at)。式中t是攝氏溫度，ρo是O℃時(shí)的電阻率，a是電阻率溫度系數(shù)。

　　②由于電阻率隨溫度改變而改變，所以對(duì)于某些電器的電阻，必須說(shuō)明它們所處的物理狀態(tài)。如一個(gè)220V

　　100W電燈燈絲的電阻，通電時(shí)是484歐姆，未通電時(shí)只有40歐姆左右。

　　③電阻率和電阻是兩個(gè)不同的概念。電阻率是反映物質(zhì)對(duì)電流阻礙作用的屬性，電阻是反映物體對(duì)電流阻礙作用的屬性。

什么是表面電阻率？

　　表面電阻：在試樣的某一表面上兩電極間所加電壓與經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后流過(guò)兩電極間的電流之商；訪伸展流主要為流過(guò)試樣表層的電流,也包括一部分流過(guò)試樣體積的電流成分.在兩電極間可能形成的極化忽略不計(jì).

　　表面電阻率：在絕緣材料的表面層的直流電場(chǎng)強(qiáng)度與線電流密度之商,即單位面積內(nèi)的表面電阻.

本儀器配不同的測(cè)量電極（夾具）可以測(cè)量不同材料（固體、粉體或液體）的體積電阻率和表面電阻率或電導(dǎo)率。適用于橡膠、塑料、薄膜、及粉體、液體、及固體和膏體形狀的各種絕緣材料體積和表面電阻值的測(cè)定。本儀器除能測(cè)電阻外，還能直接測(cè)量微弱電流。

電阻率的測(cè)量方法和精度

　　1、方法：測(cè)量高電阻常用的方法是直接法和比較法.

　　直接法是測(cè)量加在試樣上的直流電壓和流過(guò)試樣的電流而求得試樣電阻.直接法主要有檢流計(jì)法和直流放大法（高阻計(jì)法）比較法主要有檢流計(jì)法和電橋法.

　　2、精度：對(duì)于大于10的10Ω的電阻,儀器誤差應(yīng)在±20%的范圍內(nèi)；對(duì)于不大于10的10Ω的電阻,儀器誤差應(yīng)在±10%的范圍內(nèi).

　　3、保護(hù)：測(cè)量?jī)x器用的絕緣材料一般只具有與被測(cè)材料差不多的性能.試樣的測(cè)試誤差可以由下列原因產(chǎn)生：

樣品形態(tài)？? (塊、片、膜、粉、纖)

預(yù)期電阻率范圍？?

精度要求？? (研發(fā)高精度 vs 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制)

是否需溫控？?

是否需符合特定標(biāo)準(zhǔn)？? (如GB/T 24525, ASTM C611)

預(yù)算范圍？?

優(yōu)先考慮：?

塊體/板材碳素材料：? ?專用四探針電阻率測(cè)試儀? 通常是? 佳選擇?，操作便捷，符合主流標(biāo)準(zhǔn)，精度有保障。

薄膜/涂層：? ?四探針?lè)ǎㄓ绕浞兜卤しǎ? 或?qū)Ｓ帽∧る娮铚y(cè)試夾具配合源表。

粉末/纖維/復(fù)合材料：? 可能需要定制夾具，結(jié)合 ?源表 + 定制夾具? 或?qū)Ｓ脺y(cè)試系統(tǒng)靈活性更高；粉末需壓片后按塊體測(cè)量。

高精度、多場(chǎng)景研發(fā)：? ?源表 (SMU)? 是強(qiáng)大而靈活的選擇。

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)快速抽檢：? 專用、堅(jiān)固、操作簡(jiǎn)單的四探針儀或兩電極儀。

考察關(guān)鍵參數(shù)：? 電流/電壓量程與分辨率、精度、電阻率計(jì)算功能、夾具兼容性、軟件功能、符合標(biāo)準(zhǔn)情況。

咨詢供應(yīng)商：? 提供詳細(xì)的樣品信息和測(cè)試要求，獲取專業(yè)推薦和演示。

總結(jié)

選擇碳素材料電阻率測(cè)試儀的核心在于?理解你的樣品特性（形態(tài)、預(yù)期電阻率）和測(cè)試需求（精度、標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境）?。對(duì)于 常見的塊狀/片狀碳素材料（石墨制品、碳?jí)K等），?符合GB/T 24525或ASTM C611標(biāo)準(zhǔn)的四探針電阻率測(cè)試儀?是 主流、 可靠的選擇方案。對(duì)于薄膜、特殊形態(tài)或高精度研發(fā)需求，源表配合定制夾具提供了更大的靈活性。

 什么是電阻率？

　　電阻跟導(dǎo)體的材料、橫截面積、長(zhǎng)度有關(guān)。

　　導(dǎo)體的電阻與兩端的電壓以及通過(guò)導(dǎo)體的電流無(wú)關(guān)。

　　導(dǎo)體電阻跟它長(zhǎng)度成正比，跟它的橫截面積成反比．

　　(1)定義或解釋

　　電阻率是用來(lái)表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。用某種材料制成的長(zhǎng)為1米、橫截面積為1mm2米。的導(dǎo)體的電阻，在數(shù)值上等于這種材料的、電阻率。

　　(2)單位

　　在國(guó)際單位制中，電阻率的單位是歐姆·米。一般常用的單位是歐姆·毫米2／米。

　　(3)說(shuō)明

　　①電阻率ρ不僅和導(dǎo)體的材料有關(guān)，還和導(dǎo)體的溫度有關(guān)。在溫度變化不大的范圍內(nèi)，幾乎所有金屬的電阻率隨溫度作線性變化，即ρ=ρo(1+at)。式中t是攝氏溫度，ρo是O℃時(shí)的電阻率，a是電阻率溫度系數(shù)。

　　②由于電阻率隨溫度改變而改變，所以對(duì)于某些電器的電阻，必須說(shuō)明它們所處的物理狀態(tài)。如一個(gè)220V

　　100W電燈燈絲的電阻，通電時(shí)是484歐姆，未通電時(shí)只有40歐姆左右。

　　③電阻率和電阻是兩個(gè)不同的概念。電阻率是反映物質(zhì)對(duì)電流阻礙作用的屬性，電阻是反映物體對(duì)電流阻礙作用的屬性。

　　什么是體積電阻率？

　　體積電阻率，是材料每單位體積對(duì)電流的阻抗，用來(lái)表征材料的電性質(zhì)。通常體積電阻率越高，材料用做電絕緣部件的效能就越高。通常所說(shuō)的電阻率即為體積電阻率。

　　，式中，h是試樣的厚度（即兩極之間的距離）；S是電極的面積，ρv的單位是Ω·m（歐姆·米）。

　　材料的導(dǎo)電性是由于物質(zhì)內(nèi)部存在傳遞電流的自由電荷，這些自由電荷通常稱為載流子，他們可以是電子、空穴、也可以是正負(fù)離子。在弱電場(chǎng)作用下，材料的載流子發(fā)生遷移引起導(dǎo)電。材料的導(dǎo)電性能通常用與尺寸無(wú)關(guān)的電阻率或電導(dǎo)率表示，體積電阻率是材料導(dǎo)電性的一種表示方式。

　　簡(jiǎn)言之，在絕緣材料里面的直流電場(chǎng)強(qiáng)度與穩(wěn)態(tài)電流密度之商,即單位體積內(nèi)的體積電阻.

　　什么是表面電阻率？

　　表面電阻：在試樣的某一表面上兩電極間所加電壓與經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后流過(guò)兩電極間的電流之商；訪伸展流主要為流過(guò)試樣表層的電流,也包括一部分流過(guò)試樣體積的電流成分.在兩電極間可能形成的極化忽略不計(jì).

　　表面電阻率：在絕緣材料的表面層的直流電場(chǎng)強(qiáng)度與線電流密度之商,即單位面積內(nèi)的表面電阻.

　　材料說(shuō)明

　　A、通常,絕緣材料用于電氣系統(tǒng)的各部件相互絕緣和對(duì)地絕緣,固體絕緣材料還起機(jī)械支撐作用.一般希望材料有盡可能高的絕緣電阻,并具有合適的機(jī)械、化學(xué)和耐熱性能.

　　B、體積電阻班組可作為選擇絕緣材料的一個(gè)參數(shù),電阻率隨溫度和濕度的京戲化而顯著變化.體積電阻率的測(cè)量常常用來(lái)檢查絕緣材料是否均勻,或都用來(lái)檢測(cè)那些能影響材料質(zhì)量而又不能作其他方法檢測(cè)到的導(dǎo)電雜質(zhì).

　　C、當(dāng)直流電壓加到與試樣接觸的兩電極間時(shí),通過(guò)試樣的電流會(huì)指數(shù)式地衰減到一個(gè)穩(wěn)定值.電流隨時(shí)間的減小可能是由于電介質(zhì)極化和可動(dòng)離子位移到電極所致.對(duì)于體積電阻小于10的10Ω.m

　　的材料,其穩(wěn)定狀態(tài)通常在1min內(nèi)達(dá)到.因此,要經(jīng)過(guò)這個(gè)電化時(shí)間后測(cè)定電阻.對(duì)于電阻率較高的材料,電流減小的過(guò)程可能會(huì)持續(xù)幾分鐘、幾小時(shí)、幾天,因此需要用較長(zhǎng)的電化時(shí)間.如果需要的話,可用體積電阻率與關(guān)系來(lái)描述材料的特性.

　　D、由于體積電阻總是要被或多或少地包括到表面電阻的測(cè)試中去,因些近似地測(cè)量表面電阻,測(cè)得的表面電阻值主要反映被測(cè)試樣表面污染的程度.所以,表面電阻率不是表面材料本身特性的參數(shù),而是一個(gè)有關(guān)材料表面污染特性的參數(shù).

當(dāng)表面電阻較高時(shí),它常隨時(shí)間以不規(guī)則的方式變化.測(cè)量表面電阻通常都規(guī)定11min的電化時(shí)間.

使用方法

1、接好電源線

確保電源為220VAC/50Hz

2、接通電源

將電流電阻量程置于 104 檔,電壓量程置于10V，然后開機(jī)。

3、調(diào)零

在“Rx”兩端開路的情況下,調(diào)零使電流表的顯示為0000 .注意：在“Rx”兩端不開路，如接在電阻箱或被測(cè)量物體上時(shí)調(diào)零后測(cè)量會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。一般一次調(diào)零后在測(cè)試過(guò)程中不需再調(diào)零。 完畢后關(guān)機(jī)。

4、連接線路

接好測(cè)試線，將測(cè)試線將主機(jī)與屏蔽箱連接好，測(cè)體積電阻時(shí)測(cè)試按鈕撥到Rv邊，測(cè)表面電阻時(shí)測(cè)試按鈕撥到Rs邊。然后開機(jī)。

5、選擇合適的測(cè)量電壓

電壓選擇開關(guān)在后面板，注意，在測(cè)試過(guò)程中不要隨意改動(dòng)測(cè)量電壓，可能因電壓的過(guò)高或電流過(guò)大損壞被測(cè)試器件或測(cè)試儀器;

6、測(cè)試

測(cè)量時(shí)從低檔位逐漸拔往高檔，每撥一次稍停留1～2秒以使觀察顯示數(shù)字， 當(dāng)被測(cè)電阻大于儀器測(cè)量量程時(shí)，電阻表顯示“1”，此時(shí)應(yīng)繼續(xù)將儀器撥到量程更高的位置，當(dāng)測(cè)量?jī)x器有顯示值時(shí)應(yīng)停下，當(dāng)前的數(shù)字乘以檔次即是被測(cè)電阻值。當(dāng)有顯示數(shù)字時(shí)不要再往更高次檔撥，否測(cè)儀器會(huì)過(guò)量程，機(jī)內(nèi)保護(hù)電路開始工作，儀器測(cè)量準(zhǔn)確度會(huì)下降。

7、 測(cè)試完畢將電阻電流量程拔至“104 ”檔，電壓量程調(diào)至10V后關(guān)閉電源

每測(cè)量一次均應(yīng)將量程開關(guān)撥回到104“調(diào)零”檔的量程位置以免開機(jī)或測(cè)量端短路時(shí)而損壞儀器。

8、 測(cè)量電流及1015Ω以上超高電阻的測(cè)量應(yīng)用測(cè)量電流后用歐姆定律以電壓除以電流計(jì)算電阻的方法，詳見8.5節(jié)內(nèi)容。

9 、體積電阻和表面電阻轉(zhuǎn)換

在測(cè)試過(guò)程中，使用屏蔽箱在進(jìn)行體積電阻和表面電阻轉(zhuǎn)換時(shí)，必須把電源關(guān)閉后進(jìn)行檔位轉(zhuǎn)換，否則會(huì)導(dǎo)致電壓沖擊到主機(jī)無(wú)法顯示或損壞。