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針對使用絕緣電阻測試儀測試薄膜式樣,電極的選擇至關重要,因為它直接影響電場分布、接觸質量和測試結果的準確性。
對于薄膜材料,最推薦的是三電極系統,這也是國際標準(如ASTMD257,IEC60093)所采用的方案。它能最準確地分離出體積電阻率和表面電阻率。
推薦:三電極系統
三電極系統包括:
1.主電極:施加測試電壓的電極。
2.保護電極:環繞在主電極周圍,用于“引導"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.帶保護環的平板電極
這是實驗室和標準測試中、的配置。
結構:由一個圓柱形主電極和一個同心的環形保護電極組成,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。
優點:
能有效消除表面泄漏電流和邊緣效應的影響。
測試結果準確可靠,重復性好。
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.導電橡膠或導電泡沫電極
如果您的薄膜表面不平整或質地較軟,硬質金屬電極可能導致接觸不良。
結構:將導電橡膠或泡沫制成三電極結構(主電極、保護環、對電極)。
優點:
柔韌性好,能自適應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:確保導電橡膠的電阻率遠低于薄膜的電阻率,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。
結構: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。
優點:
無需機械壓力,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,結果極其準確。
缺點:價格昂貴。
4.蒸發或濺射金屬電極(制備電極)
如果您需要在特定位置進行測試,或者薄膜本身不適合夾持,可以采用此方法。
方法:通過真空鍍膜技術在薄膜表面直接沉積出三電極圖案的金屬層(如金、銀、鋁)。
優點:
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:
屬于破壞性測試,測試后樣品被電極污染或覆蓋。
需要昂貴的鍍膜設備,過程復雜。
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值,結果不準確,尤其對于高阻薄膜誤差巨大。
兩個探針或點電極:電場分布極不均勻,接觸電阻大,結果毫無可比性,僅能用于定性判斷。
總結與選購/使用建議
帶保護環平板電極|準確、標準、可分離體積/表面電阻|對樣品平整度要求高|絕大多數薄膜測試的,研發、質檢
導電橡膠電極|接觸好、不傷樣品|自身電阻可能引入誤差|表面不平整的軟質薄膜
真空電極|無接觸、精度|價格昂貴|超薄膜、精密研究、標準實驗室
蒸發/濺射電極|接觸最佳、位置精確|破壞性、設備昂貴|材料本征特性研究
操作要點:
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:薄膜樣品應盡可能平整。
3.接觸:使用平板電極時,施加均勻適當的壓力。
4.環境:在可控的溫濕度環境下測試,因為絕緣電阻對環境非常敏感。
結論:
對于絕緣電阻測試儀測試薄膜式樣,強烈推薦使用“帶保護環的三電極系統"。如果您是進行科學研究、質量檢驗或需要符合標準,這是正確的選擇。如果預算充足且樣品非常精密,可以考慮真空電極。請根據您的測試精度要求、預算和樣品特性做出最終選擇。

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