金属材料的电性能检测主要围绕导电性、阻抗特性、介电特性以及与温度、磁场等耦合的参数进行。本次以金属材料体积电阻率、表面电阻率测试为主要介绍。
一、基本概念:
体积电阻率(ρᵥ):材料单位体积内的电阻,单位 Ω·m(或 Ω·cm),反映材料对电流在体内的阻碍程度。表面电阻率(ρₛ):材料表面单位面积的电阻,单位 Ω/□(欧姆每平方),用于评估材料在表面传导电流的能力。
金属材料电性能检测
二、样品准备
形状:常用圆柱体或长方体,尺寸满足标准规定(如长度 ≥ 5 × 厚度)。
表面处理:清除油污、氧化层,必要时使用细砂纸轻磨并用无尘布擦拭。
尺寸测量:使用卡尺或微米尺记录厚度 t、宽度 w、长度 L,误差 ≤ 0.01 mm。
三、测量原理与常用方法
1、体积电阻率测试方法
三环电极(保护环法)。适用材料:金属、半金属、后壁绝缘体。
四探针法。适用材料:薄膜、半导体、导电金属。
平行板法。适用材料:大块金属、后板。
2、表面电阻率
两电极平行板法。适用材料:大面积金属板、薄片。
同心环法。适用材料:薄膜、印刷电路板。
四探针法(薄膜)。适用材料:薄金属膜、导电聚合物。
高温电阻测试
四、常见注意事项
温度校正:金属电阻率随温度变化显著,需使用温度系数 α(如铜 α≈ 0.00393 °C⁻¹)进行校正。
表面泄漏:若使用两电极法,表面潮湿或污染会导致泄漏电流,建议改用三电极法或在样品表面涂覆导电银漆。
电极材料:常用不锈钢、铜或镍电极;对高阻材料可采用金属箔或导电橡胶,以降低接触电阻。
测量范围:高阻仪的上限通常在 10¹⁵ Ω·cm,若材料电阻更高需采用专用高压电阻计或分段测量。
数据一致性:不同标准的几何校正系数略有差异,报告时务必注明所采用的标准和系数来源。