電 話：+86-755-83867315| 怎樣選擇兆歐表的測(cè)試電極 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
表面電阻測(cè)試儀（常稱作兆歐表）是ESD防護(hù)領(lǐng)域最常用的儀器，用于檢測(cè)材料的導(dǎo)電性能。這類儀器標(biāo)配是兩個(gè)重錘式電極，用于臺(tái)墊、地面、防靜電服的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻和接地電阻測(cè)試，但遇到特殊的測(cè)試，特別是實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行材料評(píng)估時(shí)，往往要使用特殊的電極。在材料的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中也有不同標(biāo)準(zhǔn)的描述。此外，市面上的儀器所配備的電極多種多樣，我們?cè)趺慈ミx擇合適的電極呢？這要從我們要從所測(cè)試的項(xiàng)目著手，根據(jù)測(cè)試的項(xiàng)目來選擇相應(yīng)的電極。按照一般性情況及常用的防靜電標(biāo)準(zhǔn)的描述，檢測(cè)的指標(biāo)包括以下幾個(gè)： 表面電阻和表面電阻率：用于評(píng)價(jià)材料表面的導(dǎo)電性能，該性能是建立在材料的導(dǎo)電及靜電泄放是基于表面的假設(shè)基礎(chǔ)上的（圖1）。也就是材料表面導(dǎo)電時(shí)用此指標(biāo)評(píng)價(jià)。表面電阻的測(cè)試電壓直接加在被測(cè)物表面。與之相關(guān)的表面電阻率是在表面電阻測(cè)試值的基礎(chǔ)上根據(jù)測(cè)試結(jié)構(gòu)計(jì)算出來的。從材料評(píng)價(jià)角度出發(fā)，電阻率更能夠說明材料性能，因?yàn)殡娮璧臏y(cè)試跟測(cè)試電極的結(jié)構(gòu)和距離有關(guān)。表面電阻及表面電阻率的測(cè)試方法在ANSI/ESD STM11.11及IEC61340-2-3有詳細(xì)描述，測(cè)試所使用的電極為同心圓電極。電極的結(jié)構(gòu)如圖2。兩份標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電極的重量和結(jié)構(gòu)尺寸描述如表1。雖有所差異，但主要是重量上和精度上的，內(nèi)外電極的大小基本是一致的，因此兩份標(biāo)準(zhǔn)都是材料表面電阻直接乘以10即為表面電阻率。
圖1 表面電阻測(cè)試示意圖 圖2 同心圓電極示意圖 表1 ESDA及IEC標(biāo)準(zhǔn)同心圓電極要求對(duì)比一覽表
體積電阻和體積電阻率：同樣是評(píng)價(jià)材料的導(dǎo)電特性的指標(biāo)，只不過與表面電阻及表面電阻率區(qū)別的是，這兩項(xiàng)指標(biāo)假設(shè)導(dǎo)電性貫穿材料，測(cè)試電壓加在材料上下。ESDA關(guān)于體積電阻的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為ANSI/ESD STM11.12，而IEC標(biāo)準(zhǔn)中描述與表面電阻一起都放在IEC61340-2-3中。標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)試電路原理如圖3，其中上方所使用的電極與表面電阻/表面電阻率測(cè)試所使用的電極相同。使用體積電阻測(cè)試的數(shù)據(jù)計(jì)算體積電阻率在標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)的描述。 圖3 體積電阻測(cè)試示意圖 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻和接地電阻：在測(cè)試實(shí)踐當(dāng)中，特別是日常的防靜電物品測(cè)試當(dāng)中有些物品我們實(shí)際上無法直接定義出其導(dǎo)電性是表面還是體積，比如地板：盡管測(cè)試加在表面，但導(dǎo)電性也包含了從底下的導(dǎo)電層所形成的測(cè)試回路，這種時(shí)候通常不直接區(qū)分表面電阻還是體積電阻，而使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻和接地電阻更簡(jiǎn)單。接地電阻則是評(píng)價(jià)材料的接地連接時(shí)的導(dǎo)電性，測(cè)試回路加在材料表面和接地點(diǎn)之間。ESDA和IEC標(biāo)準(zhǔn)中常規(guī)的測(cè)試使用大的點(diǎn)電極，電極相關(guān)指標(biāo)的描述在標(biāo)準(zhǔn)中描述如下表。 表2 ESDA及IEC標(biāo)準(zhǔn)大點(diǎn)電極要求對(duì)比一覽表
此外，上面所描述的測(cè)試是平整材料，因此可使用同心圓電極和大的點(diǎn)電極測(cè)試，而當(dāng)材料異型或較小時(shí)，比如手指套、編帶包裝、導(dǎo)電腳輪使用上述電極測(cè)試非常困難，這時(shí)需要用特殊電極進(jìn)行測(cè)試，而這當(dāng)中小的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電極最為常見。ESDA標(biāo)準(zhǔn)中小電極的描述是ANSI/ESD STM11.13，IEC標(biāo)準(zhǔn)仍然是61340-2-3。標(biāo)準(zhǔn)中電極的結(jié)構(gòu)如圖4、圖5，對(duì)電極的要求如表3： 圖4 小電極測(cè)試點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻示意圖
圖5 小電極探針間距示意圖 圖6 小電極實(shí)例 表3 ESDA及IEC標(biāo)準(zhǔn)小點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電極要求對(duì)比一覽表
此外，小的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電極除用于上述情況測(cè)試外，還可用于評(píng)價(jià)材料導(dǎo)電的均勻性。在防靜電材料的制作當(dāng)中往往出現(xiàn)導(dǎo)電成分的分布不均勻，甚至局部絕緣的情況，這種情況在防靜電材料領(lǐng)域稱作導(dǎo)電盲區(qū)。導(dǎo)電盲區(qū)可導(dǎo)致防靜電物品的接地不充分，也可以影響材料的摩擦電壓水平，因此是我們?cè)诓牧线x擇時(shí)需要避免的。使用大的點(diǎn)電極或同心圓電極，由于接觸面積大往往無法看出端倪，而小電極因?yàn)榻佑|面積小很容易分辨出。換句話講，小電極測(cè)試下來阻值優(yōu)良的材料才是真正好的防靜電材料。 其他幾點(diǎn)說明 電極材料的硬度：適當(dāng)?shù)娜彳浂饶鼙ＷC電極與樣品充分接觸，過高的硬度容易在測(cè)試當(dāng)中出現(xiàn)偏差，因此標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定硬度為50~70 Shore A 電極材料的導(dǎo)電性：除ESDA標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)同心圓電極的阻值規(guī)定小于10Ω，其他情況電極材料的阻值并不是很嚴(yán)格（小于1000Ω或500Ω），但在實(shí)踐當(dāng)中，電極往往用于測(cè)試較低電阻的材料或結(jié)構(gòu)，電極材料阻值過高可能會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)試數(shù)據(jù)，因此電極的材料電阻值應(yīng)越低越好。小于10Ω更能夠適合各種情況下的檢測(cè)。 連接線的絕緣性和屏蔽性：圖7的照片很容易看到普通的線無法保證連線之間以及連線與其他物品接觸時(shí)的絕緣性，因而會(huì)嚴(yán)重測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在ESDA及IEC標(biāo)準(zhǔn)中明確要求用于回路取值的連接線必須用有良好的絕緣性（體積電阻10e13Ω以上）的屏蔽線就是這個(gè)原因。另外，屏蔽的要求是因?yàn)闇y(cè)試的原理是電流判斷阻值高低，不使用屏蔽線容易因?yàn)轳詈闲盘?hào)造成測(cè)試數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。測(cè)試實(shí)踐表明，兩根連線均使用絕緣良好的屏蔽線更能夠確保測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性。 圖7 連接線絕緣性差異：右圖的連線導(dǎo)電絕緣性差無法保證測(cè)試準(zhǔn)確
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