在材料科學(xué)和電子工程領(lǐng)域，精確測量材料的電阻率對于評估材料性能、確保產(chǎn)品質(zhì)量以及推動技術(shù)創(chuàng)新至關(guān)重要。Keysight B2985A 和 B2987A 靜電計/高阻表憑借其卓越的性能和豐富的功能，成為電阻率測試的理想工具。本文將詳細(xì)介紹如何使用這兩款儀器與 16008B 電阻盒搭配，進(jìn)行體積電阻率和表面電阻率測試，并提供具體實例和操作步驟。

電阻率測試的實例

圖顯示了 B2987A 和 16008B 進(jìn)行電阻率測試的連接后視圖。

請確保儀表已經(jīng)通過互鎖電纜連接，將 N1413A 的控制開關(guān)切換到 PULL 位置；并且啟用 "Floating DUT" 模式。

在本例中，夾具的測試電極是 16008B 電阻盒的標(biāo)準(zhǔn)配置。電極尺寸為:
￣ 主電極: 直徑 50 mm
￣ 防護(hù)電極: (內(nèi)) 直徑 70 mm

體積電阻率測試實例所使用的測試樣品是一種與靜電隔離袋材質(zhì)相同的塑料薄膜，適用于放置靜電敏感器件。
表面電阻率測試實例所使用的測試樣品是橡膠薄片。

電阻率計算的詳細(xì)內(nèi)容可參見圖。

下面示例描述了如何設(shè)置和執(zhí)行體積電阻率/表面電阻率測試。

實例 1. 體積電阻率測試

下步驟演示了如何設(shè)置和執(zhí)行體積電阻率測試。
B2985A 靜電計/高阻表 前面板操作及測量步驟

1. 在 16008B 電阻盒中放入測試樣品。
注: 本例使用了與靜電隔離袋材質(zhì)相同的塑料薄膜。
將 16008B 體積/表面選擇器的開關(guān)切換到 "體積 (Volume)" 位置。

2. 按下 [視圖 (View)] 鍵，以顯示功能鍵 View 的菜單。接下來按下[儀表視圖 (Meter View)] 功能鍵，并按下 [AMPS (I)] 輔助鍵。

 3. (1) 檢查電壓源 (Voltage Source) 字段是否設(shè)置為 0 V。

(2) 如果不是，將字段指針移動到電壓源值，再按下 [旋鈕 (knob)] 進(jìn)行電壓編輯。

(3) 字段指針變?yōu)榫G色編輯 (EDIT) 狀態(tài)。

(4) 設(shè)置電壓為 0 V。用箭頭鍵選擇想要編輯的數(shù)字。

4. 設(shè)置運(yùn)算 (MATH) 參數(shù)，以進(jìn)行體積電阻率和表面電阻率計算:
步驟 1. 按下 [視圖 (View)] 鍵, 以顯示 [系統(tǒng)菜單 (System Menu)] 功能鍵。

步驟 2. 按下 [系統(tǒng)菜單 (System Menu)] 鍵, 再按下 [功能 (Function)] 鍵。

步驟 3. 按下 [運(yùn)算 (Math)] 鍵。

步驟 4. 按下 [變量 (Variable)] 鍵。

5. 運(yùn)算變量輸入面板已打開。
將索引 (Index) 設(shè)置為 "01" (參見下圖中的步驟 "a")。
執(zhí)行下圖中的步驟 "b" 至 "i"，將索引 7 中的變量設(shè)為 188.5 (mm)，參見步驟 h。

6. 在對索引 08 到 10 的變量完成上述步驟之后，所有的參數(shù)應(yīng)當(dāng)按照下圖進(jìn)行設(shè)置。

按下 [應(yīng)用 (Apply)]，再按下 [OK] 鍵，可以保存數(shù)值和關(guān)閉運(yùn)算變量 (Math Variable) 輸入面板。
所有的電阻率運(yùn)算參數(shù)都已設(shè)置好。

按下 [應(yīng)用 (Apply)], 再按下 [OK] 鍵, 可以設(shè)置和關(guān)閉運(yùn)算變量
(Math Variable) 輸入面板。

7. 設(shè)置測量所用到的測試電壓。
(1) 按下 [儀表視圖 (Meter View)] 功能鍵。
(2) 連續(xù)兩次按下 [More...1 of 3] 輔助鍵，以顯示 [More...3 of 3] 功能鍵。
(3) 按下 [顯示電壓源功能 (Show VS Func.)] 輔助鍵，以顯示 VS 功能菜單。

8. 將 VS 功能改為編輯 (EDIT) 模式，并選擇[線性單掃描 (LINEAR SINGLE)] 輔助鍵。

9. 通過下圖中的步驟可以完成掃描參數(shù)的設(shè)置。
(1) 電源 (Source) 形狀指示器應(yīng)當(dāng)改為指示線性單掃描。

(2) 按照下列數(shù)值編輯掃描參數(shù)。
￣ 開始 (Start): 500 V
￣ 停止 (Stop): 500 V
￣ 點數(shù) (Points): 1

(3) 按下 [隱藏電壓源功能 (Hide VS Func.)] 輔助鍵。
VS 范圍設(shè)置模式已打開。
(4) 將字段指針移動到 "Spot Source Range"，然后按下 [旋鈕 (Knob)] 可將字段更改為編輯 (EDIT) 模式。
(5) 按下 [+1000 V] 輔助鍵，將 VS 范圍設(shè)置為 1000 V。

10. (1) VS 范圍指示出電壓被設(shè)定在 1000 V。
(2) 連續(xù)兩次按下 [More..3 of 3] 輔助鍵，直至它處于 [More...2 of 3]。
(3) 按下[顯示觸發(fā) (Show Trigger)] 輔助鍵。
(4) 點擊觸發(fā) (Trigger) 模式，并更改為編輯 (EDIT) 模式。輔助鍵更改為觸發(fā) (Trigger) 選擇菜單。
(5) 按下 [手動 (MANUAL)] 輔助鍵。
(6) 觸發(fā) (Trigger) 模式更改為手動 (MANUAL) 模式。

11. 手動觸發(fā) (Manual Trigger) 參數(shù)的輸入字段已打開。
在本例中，將觸發(fā)設(shè)為 5 秒間隔，最終采樣設(shè)在 60 秒。

(1) 按照下列數(shù)據(jù)更改手動觸發(fā) (Manual) 參數(shù):
測量計數(shù): 13
測量時延: 500 ms (設(shè)置在偏置電壓輸出后有 500 ms 時延。)測量時間: 5 秒 (每隔 5 秒執(zhí)行采樣。)
源計數(shù): 1 (開始 - 停止)
測量和源觸發(fā): 自動 (AUTO)

(2) 按下 [隱藏觸發(fā) (Hide Trigger)] 輔助鍵。

(3) 按下 [顯示滾降 (Show Roll)] 輔助鍵，為接下來的測量做準(zhǔn)備。屏幕的下半部分會顯示儀表視圖和滾降視圖。

12. 可選設(shè)置
如果您在使用濕度傳感器和/或熱電偶，可將其接到 B2985A/87A 的后面板輸入端，這樣您就能測量在測試環(huán)境中的濕度和溫度。注: 由于濕度對電阻率測試的影響很明顯，因此如果您在一個不可控的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行電阻率測試，那么您應(yīng)當(dāng)監(jiān)測濕度指標(biāo)。

13. 輸出打開。
(1) 按下電壓源[通/斷 (On/Off)] 鍵，以輸出 0 V 電壓。
(2) 然后按下電流表[通/斷 (On/Off)] 鍵，以連接這個電流表。
(3) 自動執(zhí)行單次電流測量。
注: 如果已接到濕度和溫度傳感器，也會顯示這一數(shù)據(jù)。

14. 按下 [OHMS(R)] 輔助鍵，將測量參數(shù)更改為電阻。
a. 儀表視圖 (Meter View) 的單位更改為 "Ω"。
b. 下面步驟將設(shè)置運(yùn)算 (MATH) 功能并計算體積電阻率。執(zhí)行下圖中 b 部分所列出的第 1 至 3 個步驟。

15. "運(yùn)算 (MATH)" 指示器顯示了 VRESISTIVITY 功能已經(jīng)設(shè)置好。
通過運(yùn)算功能計算出來的數(shù)據(jù)在主要測量數(shù)據(jù)顯示字段中顯示。電阻數(shù)據(jù)在次要測量數(shù)據(jù)顯示字段中顯示。

16. 以下操作適用于體積電阻率測試。
按下 [單次 (Single)] 測量按鈕。
體積電阻率測試的時間是 5 到 60 秒。電阻率的單位 "PO" 表示 Peta-Ohm/cm。注: 體積電阻率的單位是 Ωcm。

17. 運(yùn)算數(shù)據(jù)不能在圖形視圖中顯示。
通過下列步驟來繪制體積電阻率與帶電時間的關(guān)系圖。

 實例 2. 表面電阻率測試

表面電阻率測試基本上與體積電阻率測試相同，但包括以下幾種例外情況。您可以參考實例 1 中的相同步驟進(jìn)行表面電阻率測試，但要注意以下幾點不同。

1. 在 16008B 電阻率電池中放入測試樣品。
注: 本例使用了橡膠薄板作為測試材料。
將 16008B 體積/表面選擇器的開關(guān)切換到 "表面 (Surface)" 位置。

2. 下面步驟將設(shè)置運(yùn)算 (MATH) 功能并計算表面電阻率測試。
按照下圖中的第 (1) 至 (4) 步驟操作。

3. 開始進(jìn)行表面電阻率測試。
按下 [單次 (Single)] 測量按鈕。
表面電阻率測試的時間是 5 到 60 秒。
電阻率的單位 "PO" 表示 Peta-Ohm。
點擊 [單次 (Single)]鍵。[ARM] 指示器亮起, 掃描測量開始進(jìn)行。

4. 顯示了圖形視圖 (Graph View) 結(jié)果。

實例 3. 保存測試設(shè)置

您可以把測試配置和測試設(shè)置保存到內(nèi)存或外部 USB 存儲設(shè)備，無需重復(fù)輸入?yún)?shù)即可再次進(jìn)行測量。

下面實例介紹了如何保存測試設(shè)置到內(nèi)存。
1. 按下 [保存 (Save)] 鍵。出現(xiàn)一個 "選擇要保存的路徑" 彈出窗口。
2. 按下在儀器底部顯示的功能鍵位置中的任意一個，即可選擇當(dāng)前設(shè)置要保存的內(nèi)存路徑。
稍后通過按下 [調(diào)用 (Recall)] 鍵并選擇設(shè)置，您能夠調(diào)用這個設(shè)置。

總結(jié)

Keysight B2985A 和 B2987A 靜電計/高阻表可與 16008B 電阻盒搭配使用，提供更出色的表面電阻率和體積電阻率材料表征能力。另外，它們還提供直觀的圖形用戶界面和卓越的測量精度。

B2985A 和 B2987A 靜電計/高阻表使用 1000 V 測試電壓源可測量最高 10 PΩ?(10 16Ω) 電阻。
您可以在施加測試電壓之后指定任意的測量時延，包括 ASTM D257 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 60 秒。

B2985A 和 B2987A 靜電計/高阻表 使用內(nèi)置運(yùn)算功能對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，(根據(jù)測試夾具和測試樣品的尺寸) 能夠顯示體積電阻率和表面電阻率。

計時器觸發(fā)和趨勢圖特性可使您十分靈活地表征新興的材料和器件。