测试绝缘材料体积电阻率与表面电阻率常用电极

绝缘材料的电阻率极高（常达 GΩ~TΩ 量级），测试时须在施加直流电压的条件下测量极其微弱的电流，因此对电极的接触质量、屏蔽效果和几何配置有严格要求。本文介绍体积电阻率 ρv 与表面电阻率 ρs 测试中常用的电极系统与电极类型。

一、为什么需要电极

绝缘材料电阻极大、电流极小（多在 pA~nA 量级），电极与试样接触不良、环境湿气、边缘漏电等都会引入干扰，导致测量失真。同时，体积电流与表面电流需要分开考核。为此，测试通常采用“三电极系统”，通过保护电极屏蔽边缘与表面漏电，只让目标电流进入测量回路。

二、三电极系统：核心电极配置

三电极系统一般由三个电极构成：一是被保护电极（测量电极），与电流测量端相连，用于收集流经试样本体的电流；二是保护电极，与测量电极同心并施加同电位（通常接地），拦截边缘与表面杂散电流，防止其进入测量回路；三是不保护电极（环电极/对电极），与测量电极同面或对侧配合，形成电流回路。测体积电阻时，还常设底电极（下电极）作为对侧电极。

图 1 给出三电极系统的剖面及两种电流路径；图 2 给出三电极系统的俯视同心圆布局：测量电极、保护电极、环电极由内向外依次排列，电极间间隙要求均匀（一般*小约 1 mm）。

图1  三电极系统剖面与体积、表面电流路径

图2  三电极系统俯视布局（同心圆）

三、常用电极类型

按试样形态与测试对象的不同，可选择多种电极，见表 1。

表1  绝缘电阻率测试常用电极类型

图 3 给出其中四类常用电极（平板、条形、接线柱、导电橡胶）的结构示意。

图3  常用电极类型示意

四、体积与表面电阻率的电极配置

测量体积电阻率与表面电阻率时，电极的接法与电流路径不同，见表 2。

表2  体积电阻率与表面电阻率的电极配置

注：表中 L/G/E 仅为高阻计常用端口的示意约定，具体接线以所用仪器与标准为准。

五、电极材料与技术要求

电极材料应导电良好、稳定、不污染试样，常用不锈钢、黄铜、铜、铝箔、银浆（导电漆）等。

导电橡胶作为电极时，其绝缘电阻应小于 1000 Ω，且应足够柔软，能通过施加适当压力（约 2 kPa 量级）与试样紧密贴合，从而获得可靠接触。

通用要求：电极与试样贴合良好、表面清洁无油污；保护电极与测量电极的间隙均匀（一般*小约 1 mm），避免边缘电场畸变；测量环境需控制温湿度，并按现行标准执行（体积电阻率按 GB/T 31838.2-2019，表面电阻率按 GB/T 31838.3-2019，绝缘电阻按 GB/T 31838.4-2019，美标参考 ASTM D257-14）。

六、核心结论

绝缘材料体积电阻率与表面电阻率的测试以“三电极系统”为核心，按试样形态选用同心圆环、平板、条形、导电橡胶、金属箔或接线柱等电极；电极须接触良好、配置规范，并按现行标准分别测得 ρv 与 ρs。

说明：本文电极类型、接线方式与技术要求依据现行标准及工程资料整理，所列标准编号、发布年份与现行有效性已经联网核实。