体积电阻率简介

体积电阻率作为绝缘材料的一个电气性能参数，因其能直接反映材料整体绝缘性能的优劣而显得尤为重要。体积电阻率的主要测量方法包括四探针法和三电极法，其中四探针法主要用于导体和半导体的测量，三电极法多用于绝缘材料的测量。三电极法的测量原理是用高、低压电极在试品两端施加电压，测量试品中流过的电流以计算试品体积电阻，从而计算试品电阻率。同时在低压电极外围设置与试品表面接触的接地屏蔽电极作为第三电极，将试品表面电流直接引入大地，以消除其对体电流测量的影响。

三电极测量系统的组成与测量方法

三电极测量系统主要包括三电极测量装置、直流稳压电源及静电电流计。测量装置中，绝缘支撑材料为聚氯乙烯（体积
电阻率约为1016 Ω·m），电极材料为铝，测量时装置整体放置在铁质屏蔽箱内，以创造测量所需的电磁屏蔽环境。
测量时应制作尺寸合适的试品，并作表面处理，以保证与电极良好的接触。在相同环境温度与湿度条件下施加直流电压3 h 后，电流较为稳定时分别对其进行多次测量，结果取平均值。

体积电阻率测量误差影响因素与变化规律分析

试品与绝缘支撑材料体积电阻率的影响

绝缘支撑材料有聚氯乙烯(PVC)与聚四氟乙烯(PTFE)两种，其体积电阻率分别约为10^16 Ω·m 与10^24 Ω·m。当试品体积电阻率从10^6 Ω·m 增大至10^24 Ω·m时，测得不同支撑材料下的相对误差随试品体积电阻率的变化规律如图5 所示。由图5 可见，试品体积电阻率较低(≤10^21 Ω·m)时，试品本身与支撑材料的体积电阻率对测量相对误差的影响均非常微小，经计算发现两种材质下测量相对误差的差距仅在10^-7数量级。而当试品体积电阻率较高(＞10^21 Ω·m)时，两种支撑材料下测量相对误差均随试品体积电阻率的增加而显著下降。PVC 材料下测量相对误差下降更剧烈，在体积电阻率为1024数量级时相对误差由正变负。其原因可能是试品体积电阻率较高时，测量系统内电势与电场的分布会发散至绝缘支座及其周围的空间，而分布的发散程度与试品和支撑材料体积电阻率的相对大小有一定关系。

综上所述，试品本身与三电极装置支撑材料的体积电阻率在试品电阻率较低时对测量相对误差几乎无影响，而在高电阻率试品中影响较大。试品电阻率升高会导致实际测量电流较测量回路电流为大，相对误差下降。

试品半径的影响

当试品半径超过18 mm，大于屏蔽电极外径时，测量相对误差已趋于平稳，仅伴随小幅波动，且波动的幅度与试品体积电阻率大小成正比。说明试品半径大于三电极测量系统中屏蔽电极的外径时，测量相对误差基本不受试品半径的影。当试品半径小于屏蔽电极的外径时，测量相对误差随试品半径的增大，经历了一个大幅下降至小幅振荡的过程，在试品半径约为13.5 mm时，相对误差达到最一低值。

试品厚度的影响

随着厚度的增加，试品的相对误差近似呈先指数下降、后线性下降的趋势。另一方面，对于不同电阻率数量级，10^6、10^12、10^18 Ω·m试样对应的曲线几乎重合，相对误差差距非常小；而在电阻率为10^24 Ω·m时，曲线整体位置出现一个较大幅度的下移，相对误差大幅降低。

电极厚度的影响

试品电阻率数量级较低时，相对误差几乎不受高低压电
极厚度的影响。此时影响相对误差的主要因素是试品厚度。试品的电阻率较高时，随着高低压电极厚度的增加，相对误差随着高低压电极厚度的增加均呈单调递减趋势。