Keysight B2985A 和 B2987A 靜電計/高阻表電阻率測試指南

在材料科學和電子工程領域，精確測量材料的電阻率對于評估材料性能、確保產品質量以及推動技術創新至關重要。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。本文將詳細介紹如何使用這兩款儀器與 16008B 電阻盒搭配，進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 進行電阻率測試的連接后視圖。

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

在本例中，夾具的測試電極是 16008B 電阻盒的標準配置。電極尺寸為:
￣ 主電極: 直徑 50 mm
￣ 防護電極: (內) 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。

電阻率計算的詳細內容可參見圖。

下面示例描述了如何設置和執行體積電阻率/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置和執行體積電阻率測試。
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相同的塑料薄膜。
將 16008B 體積/表面選擇器的開關切換到 "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)] 進行電壓編輯。

(3) 字段指針變為綠色編輯 (EDIT) 狀態。

(4) 設置電壓為 0 V。用箭頭鍵選擇想要編輯的數字。

4. 設置運算 (MATH) 參數，以進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 [系統菜單 (System Menu)] 功能鍵。

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

步驟 3. 按下 [運算 (Math)] 鍵。

步驟 4. 按下 [變量 (Variable)] 鍵。

5. 運算變量輸入面板已打開。
將索引 (Index) 設置為 "01" (參見下圖中的步驟 "a")。
執行下圖中的步驟 "b" 至 "i"，將索引 7 中的變量設為 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，所有的參數應當按照下圖進行設置。

按下 [應用 (Apply)]，再按下 [OK] 鍵，可以保存數值和關閉運算變量 (Math Variable) 輸入面板。
所有的電阻率運算參數都已設置好。

按下 [應用 (Apply)], 再按下 [OK] 鍵, 可以設置和關閉運算變量
(Math Variable) 輸入面板。

7. 設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的設置。
(1) 電源 (Source) 形狀指示器應當改為指示線性單掃描。

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

(3) 按下 [隱藏電壓源功能 (Hide VS Func.)] 輔助鍵。
VS 范圍設置模式已打開。
(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 范圍設置為 1000 V。

10. (1) VS 范圍指示出電壓被設定在 1000 V。
(2) 連續兩次按下 [More..3 of 3] 輔助鍵，直至它處于 [More...2 of 3]。
(3) 按下[顯示觸發 (Show Trigger)] 輔助鍵。
(4) 點擊觸發 (Trigger) 模式，并更改為編輯 (EDIT) 模式。輔助鍵更改為觸發 (Trigger) 選擇菜單。
(5) 按下 [手動 (MANUAL)] 輔助鍵。
(6) 觸發 (Trigger) 模式更改為手動 (MANUAL) 模式。

11. 手動觸發 (Manual Trigger) 參數的輸入字段已打開。
在本例中，將觸發設為 5 秒間隔，最終采樣設在 60 秒。

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

(2) 按下 [隱藏觸發 (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備。屏幕的下半部分會顯示儀表視圖和滾降視圖。

12. 可選設置
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境內進行電阻率測試，那么您應當監測濕度指標。

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，也會顯示這一數據。

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

15. "運算 (MATH)" 指示器顯示了 VRESISTIVITY 功能已經設置好。
通過運算功能計算出來的數據在主要測量數據顯示字段中顯示。電阻數據在次要測量數據顯示字段中顯示。

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. 運算數據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/表面選擇器的開關切換到 "表面 (Surface)" 位置。

2. 下面步驟將設置運算 (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, 掃描測量開始進行。

4. 顯示了圖形視圖 (Graph View) 結果。

實例 3. 保存測試設置

您可以把測試配置和測試設置保存到內存或外部 USB 存儲設備，無需重復輸入參數即可再次進行測量。

下面實例介紹了如何保存測試設置到內存。
1. 按下 [保存 (Save)] 鍵。出現一個 "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，即可選擇當前設置要保存的內存路徑。
稍后通過按下 [調用 (Recall)] 鍵并選擇設置，您能夠調用這個設置。

總結

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 標準規定的 60 秒。

B2985A 和 B2987A 靜電計/高阻表 使用內置運算功能對測量數據進行計算，(根據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。

計時器觸發和趨勢圖特性可使您十分靈活地表征新興的材料和器件。