1. ESD圈-推进万物互联制造工业的静电防护首页
  2. 技术资源
  3. 静电技术

仪器-两电极测试

三电极测试方法能够正确地区分表面电阻和体积电阻,对评价静电耗散材料的电荷泄漏能力发挥了重要作用。但在实际应用中,电荷不仅通过表面泄漏也通过体积泄漏,也就是说,表面电阻和体积电阻对电荷的泄漏均起作用。因此,在对静电防护的耗散材料进行测试时,一般都采用两电极测试,其中应用最广的一种是圆形测试电极(也称重锤),另一种是平行式测试电极(简易电阻测试仪)。

圆形测试电极的质量为(2.27±0.06)kg,直径为(63.5±0.25)mm,如下图所示。这种电极经常用于测试防静电地板、防静电工作台面、防静电鞋、防静电服、防静电工作椅等设备、设施的电阻值。

平行测试电极如下下图(平行测试电极)所示。电极尺寸与电阻率的关系为:

值得注意的是:在上图(公式)中,无论是采用的符号,还是量纲、单位,ps均与表面电阻率Rs相同,但其物理意义已经发生了变化,ps的值是对被测面导电性能和体导电性能的综合评价。有时为了与电阻的单位区别,表面电阻率的单位也是写成Ω/□,读作“欧姆方”。

静电防护对表面电阻要求的阻值是有一定范围的。下限一般在105Ω以上,所以测量所用的电极与样品之间的接触电阻小于103Ω,即可满足精确度的要求,其影响不超过1%。

1、影响因素

影响静电耗散材料的电阻的因素有环境的温湿度、测试电压、测试时间等。

A、环境温湿度的景程

静电耗散材料的电阻值随环境温湿度的升高而减小。相对而言,表面电阻(率)对环境湿度比较敏感,而体电阻(率)则对温度比较敏感。材料或多或少的具有吸湿性,湿度增加,表面泄漏增大,体电导电流也会增加。温度升高,载流子的运动速率加快,静电耗散材料的吸收电流和电导电流会相应增加,据有关资料报道,一般介质在70℃时的电阻值仅有20℃的10%。因此,测量材料的电阻时,必须指明试样与环境达到平衡时的温湿度。

因此,在ANSI/ESD STM11.11表面电阻,表面电阻率的测量,ANSI/ESD STM11.12体积电阻、体积电阻率的测量,ANSI/ESD STM11.13点对点电阻的测量,ANSI/ESD STM4.1防静电台垫电阻的测量,ANSI/ESD STM7.1防静电地板材料的测量,IEC61340-2-3电阻特性测量:静电耗散材料,表面平整的物体的测量等相关标准中,都提出了温湿度的要求:

a、低湿度测试环境:相对湿度为(12±3)%,温度为(23±3)℃;

b、中湿度测试环境:相对温度为(50±2)%,温度为(23±3℃。同时试样要在上述温湿度环境中静置48H或72H以上,方可进行测试。

B、测试电压(电场强度)的影响

静电耗散材料的电阻(率)值一般不能在很宽的电压范围内保持不变,即欧姆定律对此并不适用。常温条件下,在较低的电压范围内,电导电流随外加电压的增加而线性增加,材料的电阻值保持不变。超过一定电压后,由于离子化运动加剧,电导电流的增加远比测试电压增加的快、材料呈现的电阻值迅速降低。由此可见,外加测试电压越高,材料的电阻值越低,以致在不同电压下测试得到的材料电阻值可能有较大的差别。

值得注意的是:导致材料电阻值变化的决定因素是测试时的电场强度,而不是测试电压。 对相同的测试电压,若测试电极之间的距离不同,对材料电阻率的测试结果也将不同,正负电极之间的距离越小,测试值也越小。

因此在测试时,在相应的标准中不仅规定了测试电压为10V(被测试样电阻小于1.0*10e6Ω时)和100V(被测试样电阻大于1.0*10e6Ω时),还规定了测试电极(又称重锤,环形电极)的尺寸,即半径为(63.5±0.25)mm,质量为(2270±56.7)g。

C、测试时间的影响

我们先分析一下测试的过程,当测试回路中没有施加电压时,即下图a中的开关S拨到B端时,可以测得电流波形如下图b中①所示,这是材料的自身电荷,测量系统和电流表的偏置所形成的电流。将开关拨向A端,在试样上施加一定的直流电压,这时的电流波形将按照近似指数的规律衰减,如下图b中②所示,最后达到某一稳定值。指数衰减部分称为吸收电流,稳定部分称为泄漏电流(或称导电电流)。吸收电流衰减的快慢因材料而异。然后,再将开关拨向B端,则可测出与外加电压反方向的电流,如下图b中③所示,这是测量系统以及试样上的充电电荷放电形成的。有的情况下,放电所需时间较长,由于残留电荷的存在,再次测量时,电阻值可能会有所差别。

因此,在测试静电耗散材料电阻的相关标准中均规定了加压时间(加压15s或待读数稳定后再读取测试数值)。

另外,材料的电阻值还与其带电的历史有关,为准确评价材料的静电性能,在对材料进行电阻(率)测试时,应首先对其进行消电处理,并静置一定的时间,然后再测试。

2、仪表

防静电电阻测试仪表由两个标准电极配合高阻表组成,有的仪器是数显式的,其测量精度在10%左右。有的是LED灯显示读数:103,104,105,3*105,106,……,3*1010,1011,1012,相邻的LED灯的分界电阻值在对数坐标的几何平分点上。设LED指示灯A和B所指示的电阻为RA和RB,则由A到B转变时的分界电阻为RM

10n与3*10n对数坐标的几何平分点是1.732*10n,10n与10n+1对数坐标的几何平分点是3.162*10n,3*10n与10n+1对数坐标的几何平分点是5.477*10n。10n与根号3*10n对数坐标的几何平分点是1.732*10n,RARB测量精度为±1/2的10倍对数量程。下图(表面电阻测试仪的指标)给出了一些表面电阻测试仪的型号及技术指标。一些实物图片如下下图(防静电电阻测试仪的实物图片)所示。

本文由ESD圈收集整理分享,如转载请注明出处:https://www.esd0.com/technology/static/748.html;

如有侵权,请邮件联系 admin@esd0.com 删除。

=======================================

本站发布的文章以及附件仅限用于学习和研究使用;不得将上述内容用于商业或者非法用途,否则,后果请用户自负。

本站信息来自网络,版权争议与本站无关。您必须在下载后的24个小时之内,从您的电脑中彻底删除上述内容。

如果您对本站的标准感兴趣,请前往对应的标准官方网站购买并得到授权。如有侵权请邮件与我们联系处理。

发表评论

邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注