超高电阻、电阻率和绝缘材料的精确测量

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。

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。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。