超高电阻、电阻率和绝缘材料的精确测量
品慧电子讯橡胶、塑料、电木等，作为绝缘材料，在我们的电子和电力产品设计时必不可少。但不知您想过没有，您选择的材料的电阻性能到底怎么样，在各种工作场景或温度情况下，其电阻或电阻率有多大，是否能满足产品的设计要求？
如下表所示，金属和合金的电阻率都很小；而电木、橡胶的电阻率都很大。在供电、输电线路中，为了减小损耗，要选用铜、铝等低电阻率的材料制作导线；外层绝缘部分又要选用橡胶等高电阻率的材料。
几种常用材料20℃时的电阻率
很多工程师，在验证材料的电阻特性时，可能首先会想到用数字万用表。但即便是我们最高性能的六位半数字万用表，其测量电阻的最高量程，只有1GΩ。但我们设计中采样的绝缘材料，随随便便都超高1GΩ！测量大电阻，为啥如此之难呢？
如何测量TΩ甚至PΩ的电阻呢？
肯定是利用欧姆定律
电阻测量时，通常是用施加电流激励，测量电阻端的电压，按照欧姆定律就可以获得电阻值，如测量100KΩ的电阻，10uA电流激励下，测量1V电压。
但是，如果0.1TΩ的被测电阻，依然施加10uA电流，请问电压是多少伏呢？
10 uA x 0.1TΩ = 1MV !!!
这个电压值是否会让 工程师感到恐怖！
因此，高阻测量时，采用电压激励，测量电流值的方法。传统的万用表，已经无法胜任，需要动用皮安计和高阻计，例如是德科技的 B2985B。在测量0.1TΩ的电阻时，它可以施加最高1000V的电压，而电流测量分辨率是0.01fA！其电阻测量能力可以达到10PΩ级，即1016级别！
2985B 皮安计和高阻计
B2985B 实测100GΩ电阻
对于绝缘体或高阻来说，材料的电阻率往往比电阻值本身更受关注。ASTM D-257是绝缘材料电阻率测试行业标准，标准中对绝缘材料电阻率测试的方法，电极，测量过程有详细规定。
为了实现精确的绝缘材料的体电阻率和表面电阻率的测量，测试治具是必不可少的，例如是德科技的N1424 绝缘电阻率测试夹具，配合N2985B 或N2987B 使用。测试夹具由屏蔽盒、上、下电极，以及压力控制装置构成。
N1424 绝缘电阻率测试夹具
1. 体电阻率和电极等效方法：
被测材料夹在上、下电极之间，在上、下电极施加电压，根据测量的电流、材料的厚度、截面积等参数，获得体电阻率。
2. 表面电阻率和电极等效方法为：
被测材料夹在上、下电极之间，下方的圆形电极的外环和内环之间施加电压，根据测量的内、外环之间的电流、材料的厚度、截面积等参数，获得表面电阻率。
因此，绝缘材料电阻率测量，本质依然是大电阻的测量，通过测量的电阻按照电极的参数计算单位体积或面积的电阻率值。
测量的过程中，由于测量的电流可能极小，由于材料极化作用或干扰的存在，会让读数有些不稳定，这就需要配合相关的软件，最终得到理想的结果。
通过Excel软件，输入对应参数，即可自动获得电阻率测试曲线，操作更简单。
我们特地录制了测试过程的视频，能让您看得更清楚：
来源：是德科技KEYSIGHT
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