介电材料性能测试
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研究生《电子技术综合实验》课程报
告
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电子材料的体电阻与表面电阻测量
一、实验目的
使用三电极系统测量介电材料的绝缘电阻(体电阻率与表面电阻率);了解受潮对材料表面电阻的影响。
二、实验原理
绝缘电阻是施加于绝缘体上两个导体之间的直流电压于流过绝缘体的泄漏电流之比,即:
R=U/I
R------绝缘电阻(Ω)
U------直流电压(V)
I-------泄漏电流(A)
在某一绝缘试样上加一恒定电压V,则无论在该材料的体内和表面都有电流流过,这时流过材料的电流I由流过材料体内的体电流IV和流过材料表面的表面电流IS两部分组成。加在试样上的电压V与通过它的漏电流I的比值称为该材料的的绝缘电阻,以R表示。恒定电压V与体电流之比称为该试样的体电阻以RV表示,恒定电压V与表面电流之比称为该试样的表面电阻以RS表示。绝缘电阻
影响绝缘电阻的诸因素
(1)温度:温度升高时体积电阻率呈指数式下降。
(2)湿度:绝缘体吸潮以后,电阻率要明显下降。
(3)电场强度:电场强度很高时,绝缘电阻下降。
(4)辐照的影响:在光照条件下,绝缘电阻率明显下降。
三、实验内容
1.测量环氧树脂板(干)的体电阻及表面电阻
2.测量2.205mm厚云母片。
四、实验步骤
1、接好电源线和测试线
2、确保电源为220V/50Hz,将测试线(红线为高压线接红线柱,屏蔽线接电流输入端)与测试器件连接好,根据不同的测量可使用不同得电极;连接测试样品时要关电源,以防测试电压电人。
3、量程置于104档
4、选择合适的测量电压
5、接通电源
6、调零
在Rx开路的情况下,调零是电流表的显示为0000,注意:在“Rx”
两端不开路,如接在电阻箱或被测物体上时调零后测量会产生很大的误差。一般
一次调零后测试过程中不需要再调零。
(1)将被测试样品置于三电极箱中,并按下图接线
(2)测量体电阻是,三电极箱如图2-3(a)接线,高阻及高压输出(红)接圆
盘电极,高阻计电流输入端(芯线)接圆柱电极,高阻计地(黑,屏蔽线)接圆
环电极。盖上屏蔽盒,将屏蔽盒前面板上的Rv与Rs开关拨向RV
测量体电阻Rv和表面电阻Rs的接线示意图
(3)将测试电压选择开关置于所需要的测试电压档(本次实验不超过100V)
(4)测量时从低档位逐渐拨向高档位,每拨一次稍停留1~2秒钟,以便观察所
显示的数字。当被测电阻大于仪器量程时,电阻表显示“1”,此时应继续将仪器
拨到量程更高的位置。当测量仪器有显示时应停下,当前的数字表读数乘以量程
档次即为被测电阻值
(5)测试完毕将量程开关拨至“104”档后关闭电源。
(6)测量表面电阻时,三电极按图1(b)接线,高阻计高压输入(红)接圆环
电极,高阻计电流输入端(芯线)接圆柱电极,高阻计地(黑,屏蔽线)接圆盘
电极。盖上屏蔽盒,将屏蔽盒前面板上的Rv与RS开关拨向RV。重复步骤(4)~
(5)。
(7) 测量试样的总电阻。将RV、RS开关拨向RV处,只用上、下电极而不用
保护电极(圆环电极)。这样就成为二电极系统,其他操作与测RV相同。
五、数据记录
样品名称厚度Rv(V)RS(V)Iv(A)IS(A)
云母片 2.205mm0.557×10¹³0.997×10¹²19.48×10¹³11.12×10¹²
每一试样所测得的RV、RS按下述公式计算出ρv、ρS
其中:t:试样厚度(cm);D1:圆柱电极直径5.0(cm);D2:圆环电极内径5.4(cm),2dm=D1+D2。
六、数据处理
样品名
称
Rv Rsρv ρs ζv ζs R计
云母片0.557×
10¹³0.997×
10¹²
53.62
×10¹³
165.9×
10¹²
0.1864
×10ˉ¹⁴
6.0277
×10ˉ¹⁵
0.846×
10¹²
由上数据结果知道此云母片的电阻很大,由于只是对这个试验了解,所以做了一组实验没有作对比试验所以不知道干湿度对电阻率的影响。
介电常数及损耗与频率的关系
一、实验目的
了解几种介质材料的介电系数(ε)和介质损耗角正切(tagδ) 的频率特性;了解电容介质材料在各种频率范围内的测量方法和熟悉Q表的使用;了解接线的长短对介电系数和损耗角正切测量准确度的影响。
二、实验原理
1、Q表简介及其工作原理
Q表是利用谐振效应来测量电路参数的多用途测量仪器。它能测量电感或谐振回路的Q值、电感器的电感量及其分布电容量、电容器的电容量和损耗角、电工材料的高频介质损耗、高频回路的有效并联及串联电阻、传铜线的特征阻抗等。
2、用谐振法来测量试品的电容Cp是根据谐振回路的谐振条件来求得的。测量时要调谐两次,先是不接试样,谐振条件为:
然后接入试品,调节可调电容使回路出现谐振,即C的两端电压达到最大,这时谐振条件为:
试品的电容Cp可从接和不接试品两次谐振时,调谐电容C的变化量ΔC来求得。
三、实验内容
选择合适频率一定厚度一定的电感测量它在不同接线下的电容变化、电感变化。
四、实验步骤
①选一个适当的谐振电感接到仪器上方的接线柱“LX”的两端;
②利用仪器左上角偏下的频率增减按钮和仪器中部偏左下方的频率调谐数码开关(细调)调节信号源的频率(本实验频率与谐振电感一一对应)
③将仪器右上角左边的微调电容旋钮调至零,右边的主调电容器旋钮调到最大值附近。调节主调电容器旋钮,缓慢减小电容值,使测试回路谐振(此时仪器中部