碳素材料電阻率測試儀

碳素材料電阻率測試儀  測量原理與方法：?

四探針法：?

 主流、 推薦的碳素材料塊體/薄膜測試方法。?

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

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

類型：? 直線四探針（ 常用）、方形四探針（范德堡法，適合不規則薄片）。

兩電極法 + 四線制：?

在樣品兩端施加電流電極，在更內側測量電壓電極。

優點：? 接線相對簡單，可通過四線制消除引線電阻影響。

缺點：? 電流分布不如四探針均勻，接觸電阻仍可能對電壓測量點有影響（盡管四線制已大幅降低），精度通常低于四探針法。適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）：?

優點：? 完全無損，無需接觸樣品，速度快，適合在線或快速篩查。

缺點：? 測量精度通常低于接觸法（尤其對薄層或復雜形狀），需要校準標準樣品，測量的是“等效電阻率”，受材料磁導率、厚度、表面狀況影響較大。更適合均勻導體（如金屬箔）。

阻抗分析法：?

施加交流信號，測量復數阻抗。

優點：? 可以區分材料的電阻分量和電容/電感分量（對某些復合碳材料有用），可選擇合適頻率避免極化效應。

缺點：? 儀器更復雜，數據分析更復雜，主要用于研究而非單純電阻率測量。

電阻率范圍：?

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

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

電流類型：?

直流：?  常用，簡單直接。需注意熱電勢和可能的極化效應（對某些材料）。

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

儀器核心功能與性能：?

信號源：? 精確可控的恒流源（范圍、精度、穩定性）或恒壓源。

電壓表：? 高輸入阻抗、高精度、高分辨率（尤其測量低電壓時）。

測量精度與分辨率：? 根據應用需求確定（研發高精度 vs 生產現場控制）。

自動化程度：? 手動操作儀器 vs 帶計算機接口、自動掃描、數據存儲/處理功能的儀器。

樣品臺與夾具：?

針對不同形態樣品（塊、片、膜、粉、纖維）設計專用夾具至關重要。

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

樣品臺可能需要溫控功能（高溫爐/低溫恒溫器），研究電阻率隨溫度變化。

材料形態與樣品類型：?

塊體/板材/棒材：?  常用。通常采用?四探針法?或?兩電極法（結合四線制測量）?。

薄膜/涂層：? 常用?四探針法?（尤其范德堡法對不規則形狀友好）、?非接觸渦流法?（無損）、或專用薄膜電阻測試夾具。

粉末/顆粒：? 需壓制成標準尺寸的片狀或棒狀樣品，再用塊體方法測量。需考慮壓制密度對電阻率的影響。

纖維/絲束：? 需專用夾具夾持，常用?兩電極法（四線制）? 或改進的四探針法。

復合材料：? 取決于基體和增強相的性質、分布。方法選擇需謹慎，可能需結合多種方法或定制夾具。

說明

　　①電阻率ρ不僅和導體的材料有關，還和導體的溫度有關。在溫度變化不大的范圍內，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℃時的電阻率，a是電阻率溫度系數。

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

　　100W電燈燈絲的電阻，通電時是484歐姆，未通電時只有40歐姆左右。

　　③電阻率和電阻是兩個不同的概念。電阻率是反映物質對電流阻礙作用的屬性，電阻是反映物體對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過一定時間后流過兩電極間的電流之商；訪伸展流主要為流過試樣表層的電流,也包括一部分流過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.

　　表面電阻率：在絕緣材料的表面層的直流電場強度與線電流密度之商,即單位面積內的表面電阻.

本儀器配不同的測量電極（夾具）可以測量不同材料（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定。本儀器除能測電阻外，還能直接測量微弱電流。

電阻率的測量方法和精度

　　1、方法：測量高電阻常用的方法是直接法和比較法.

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

　　2、精度：對于大于10的10Ω的電阻,儀器誤差應在±20%的范圍內；對于不大于10的10Ω的電阻,儀器誤差應在±10%的范圍內.

　　3、保護：測量儀器用的絕緣材料一般只具有與被測材料差不多的性能.試樣的測試誤差可以由下列原因產生：

樣品形態？? (塊、片、膜、粉、纖)

預期電阻率范圍？?

精度要求？? (研發高精度 vs 工業現場控制)

是否需溫控？?

是否需符合特定標準？? (如GB/T 24525, ASTM C611)

預算范圍？?

優先考慮：?

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

薄膜/涂層：? ?四探針法（尤其范德堡法）? 或專用薄膜電阻測試夾具配合源表。

粉末/纖維/復合材料：? 可能需要定制夾具，結合 ?源表 + 定制夾具? 或專用測試系統靈活性更高；粉末需壓片后按塊體測量。

高精度、多場景研發：? ?源表 (SMU)? 是強大而靈活的選擇。

工業現場快速抽檢：? 專用、堅固、操作簡單的四探針儀或兩電極儀。

考察關鍵參數：? 電流/電壓量程與分辨率、精度、電阻率計算功能、夾具兼容性、軟件功能、符合標準情況。

咨詢供應商：? 提供詳細的樣品信息和測試要求，獲取專業推薦和演示。

總結

選擇碳素材料電阻率測試儀的核心在于?理解你的樣品特性（形態、預期電阻率）和測試需求（精度、標準、環境）?。對于 常見的塊狀/片狀碳素材料（石墨制品、碳塊等），?符合GB/T 24525或ASTM C611標準的四探針電阻率測試儀?是 主流、 可靠的選擇方案。對于薄膜、特殊形態或高精度研發需求，源表配合定制夾具提供了更大的靈活性。

 什么是電阻率？

　　電阻跟導體的材料、橫截面積、長度有關。

　　導體的電阻與兩端的電壓以及通過導體的電流無關。

　　導體電阻跟它長度成正比，跟它的橫截面積成反比．

　　(1)定義或解釋

　　電阻率是用來表示各種物質電阻特性的物理量。用某種材料制成的長為1米、橫截面積為1mm2米。的導體的電阻，在數值上等于這種材料的、電阻率。

　　(2)單位

　　在國際單位制中，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)說明

　　①電阻率ρ不僅和導體的材料有關，還和導體的溫度有關。在溫度變化不大的范圍內，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℃時的電阻率，a是電阻率溫度系數。

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

　　100W電燈燈絲的電阻，通電時是484歐姆，未通電時只有40歐姆左右。

　　③電阻率和電阻是兩個不同的概念。電阻率是反映物質對電流阻礙作用的屬性，電阻是反映物體對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電流的阻抗，用來表征材料的電性質。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）。

　　材料的導電性是由于物質內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、也可以是正負離子。在弱電場作用下，材料的載流子發生遷移引起導電。材料的導電性能通常用與尺寸無關的電阻率或電導率表示，體積電阻率是材料導電性的一種表示方式。

　　簡言之，在絕緣材料里面的直流電場強度與穩態電流密度之商,即單位體積內的體積電阻.

　　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過一定時間后流過兩電極間的電流之商；訪伸展流主要為流過試樣表層的電流,也包括一部分流過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.

　　表面電阻率：在絕緣材料的表面層的直流電場強度與線電流密度之商,即單位面積內的表面電阻.

　　材料說明

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

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

　　C、當直流電壓加到與試樣接觸的兩電極間時,通過試樣的電流會指數式地衰減到一個穩定值.電流隨時間的減小可能是由于電介質極化和可動離子位移到電極所致.對于體積電阻小于10的10Ω.m

　　的材料,其穩定狀態通常在1min內達到.因此,要經過這個電化時間后測定電阻.對于電阻率較高的材料,電流減小的過程可能會持續幾分鐘、幾小時、幾天,因此需要用較長的電化時間.如果需要的話,可用體積電阻率與關系來描述材料的特性.

　　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試中去,因些近似地測量表面電阻,測得的表面電阻值主要反映被測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,而是一個有關材料表面污染特性的參數.

當表面電阻較高時,它常隨時間以不規則的方式變化.測量表面電阻通常都規定11min的電化時間.

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。

3、調零

在“Rx”兩端開路的情況下,調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量物體上時調零后測量會產生很大的誤差。一般一次調零后在測試過程中不需再調零。 完畢后關機。

4、連接線路

接好測試線，將測試線將主機與屏蔽箱連接好，測體積電阻時測試按鈕撥到Rv邊，測表面電阻時測試按鈕撥到Rs邊。然后開機。

5、選擇合適的測量電壓

電壓選擇開關在后面板，注意，在測試過程中不要隨意改動測量電壓，可能因電壓的過高或電流過大損壞被測試器件或測試儀器;

6、測試

測量時從低檔位逐漸拔往高檔，每撥一次稍停留1～2秒以使觀察顯示數字， 當被測電阻大于儀器測量量程時，電阻表顯示“1”，此時應繼續將儀器撥到量程更高的位置，當測量儀器有顯示值時應停下，當前的數字乘以檔次即是被測電阻值。當有顯示數字時不要再往更高次檔撥，否測儀器會過量程，機內保護電路開始工作，儀器測量準確度會下降。

7、 測試完畢將電阻電流量程拔至“104 ”檔，電壓量程調至10V后關閉電源

每測量一次均應將量程開關撥回到104“調零”檔的量程位置以免開機或測量端短路時而損壞儀器。

8、 測量電流及1015Ω以上超高電阻的測量應用測量電流后用歐姆定律以電壓除以電流計算電阻的方法，詳見8.5節內容。

9 、體積電阻和表面電阻轉換

在測試過程中，使用屏蔽箱在進行體積電阻和表面電阻轉換時，必須把電源關閉后進行檔位轉換，否則會導致電壓沖擊到主機無法顯示或損壞。