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針對使用絕緣電阻測試儀測試薄膜式樣,電極的選擇至關(guān)重要,因?yàn)樗苯佑绊戨妶龇植肌⒔佑|質(zhì)量和測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
對于薄膜材料,最推薦的是三電極系統(tǒng),這也是國際標(biāo)準(zhǔn)(如ASTMD257,IEC60093)所采用的方案。它能最準(zhǔn)確地分離出體積電阻率和表面電阻率。
推薦:三電極系統(tǒng)
三電極系統(tǒng)包括:
1.主電極:施加測試電壓的電極。
2.保護(hù)電極:環(huán)繞在主電極周圍,用于“引導(dǎo)"掉表面泄漏電流,確保流過被測材料的電流主要是通過其體積的電流。
3.對電極:位于樣品另一側(cè)的完整電極,作為電流的回路。
對于薄膜式樣,具體的電極類型推薦如下:
1.帶保護(hù)環(huán)的平板電極
這是實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)準(zhǔn)測試中、的配置。
結(jié)構(gòu):由一個圓柱形主電極和一個同心的環(huán)形保護(hù)電極組成,它們在同一平面上但與測試儀的不同端子相連。對電極是另一個完整的平板電極。
優(yōu)點(diǎn):
能有效消除表面泄漏電流和邊緣效應(yīng)的影響。
測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠,重復(fù)性好。
可直接用于計算體積電阻率和表面電阻率。
對薄膜的適配性:
需要確保薄膜被平整地夾在兩個電極之間。
電極施加的壓力要均勻、適度,避免壓傷薄膜,同時又保證良好接觸。
2.導(dǎo)電橡膠或?qū)щ娕菽姌O
如果您的薄膜表面不平整或質(zhì)地較軟,硬質(zhì)金屬電極可能導(dǎo)致接觸不良。
結(jié)構(gòu):將導(dǎo)電橡膠或泡沫制成三電極結(jié)構(gòu)(主電極、保護(hù)環(huán)、對電極)。
優(yōu)點(diǎn):
柔韌性好,能自適應(yīng)薄膜表面的微觀不平整。
接觸電阻低,且不會劃傷薄膜表面。
注意事項(xiàng):確保導(dǎo)電橡膠的電阻率遠(yuǎn)低于薄膜的電阻率,且本身清潔無污染。
3.真空電極
對于超薄、易變形或需要絕對無壓力接觸的薄膜,這是頂級選擇。
結(jié)構(gòu):電極板上有微小的真空孔,通過抽真空將薄膜平整地吸附在電極表面上。
優(yōu)點(diǎn):
無需機(jī)械壓力,避免任何物理損傷。
確保薄膜與電極之間緊密接觸,無空氣間隙,結(jié)果極其準(zhǔn)確。
缺點(diǎn):價格昂貴。
4.蒸發(fā)或?yàn)R射金屬電極(制備電極)
如果您需要在特定位置進(jìn)行測試,或者薄膜本身不適合夾持,可以采用此方法。
方法:通過真空鍍膜技術(shù)在薄膜表面直接沉積出三電極圖案的金屬層(如金、銀、鋁)。
優(yōu)點(diǎn):
電極與薄膜接觸,形狀和位置精確。
非常適合研究薄膜本體特性,排除了所有接觸問題。
缺點(diǎn):
屬于破壞性測試,測試后樣品被電極污染或覆蓋。
需要昂貴的鍍膜設(shè)備,過程復(fù)雜。
不推薦用于精密測試的電極
簡單的兩個平行板電極:無法消除表面電流,測得的電阻是體積電阻和表面電阻的并聯(lián)值,結(jié)果不準(zhǔn)確,尤其對于高阻薄膜誤差巨大。
兩個探針或點(diǎn)電極:電場分布極不均勻,接觸電阻大,結(jié)果毫無可比性,僅能用于定性判斷。
總結(jié)與選購/使用建議
帶保護(hù)環(huán)平板電極|準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)、可分離體積/表面電阻|對樣品平整度要求高|絕大多數(shù)薄膜測試的,研發(fā)、質(zhì)檢
導(dǎo)電橡膠電極|接觸好、不傷樣品|自身電阻可能引入誤差|表面不平整的軟質(zhì)薄膜
真空電極|無接觸、精度|價格昂貴|超薄膜、精密研究、標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室
蒸發(fā)/濺射電極|接觸最佳、位置精確|破壞性、設(shè)備昂貴|材料本征特性研究
操作要點(diǎn):
1.清潔:確保薄膜樣品和電極表面絕對清潔,無灰塵、指紋和濕氣。
2.平整:薄膜樣品應(yīng)盡可能平整。
3.接觸:使用平板電極時,施加均勻適當(dāng)?shù)膲毫Α?/span>
4.環(huán)境:在可控的溫濕度環(huán)境下測試,因?yàn)榻^緣電阻對環(huán)境非常敏感。
結(jié)論:
對于絕緣電阻測試儀測試薄膜式樣,強(qiáng)烈推薦使用“帶保護(hù)環(huán)的三電極系統(tǒng)"。如果您是進(jìn)行科學(xué)研究、質(zhì)量檢驗(yàn)或需要符合標(biāo)準(zhǔn),這是正確的選擇。如果預(yù)算充足且樣品非常精密,可以考慮真空電極。請根據(jù)您的測試精度要求、預(yù)算和樣品特性做出最終選擇。

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