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接触电阻的测量方法和影响因素
作者: 发布日期:2023-04-02
&凯发k8国际登录nbsp; 通常,测试接点电阻的目的是确定接触点氧化或其它表面薄膜积累是否增加了被测器件的电阻。即使在极短的时间内器件两端的电压过高,也会破坏这种氧化层或薄膜,从而破坏测试的有效性。击穿薄膜所需要的电压电平通常在30mV到100mV的范围内。   在测试时流过接点的电流过大也能使接触区域发生细微的物理变化。电流产生的热量能够使接触点及其周围区域变软或熔解。结果,接点面积增大并导致其电阻降低。   为了避免这类问题,通常采用干电路的方法来进行接点电阻测试。干电路就是将其电压和电流限制到不能引起接触结点的物理和电学状态发生变化电平的电路。这就意味着其开路电压为20mV或更低,短路电流为100mA或更低。   由于所使用的测试电流很低,所以就需要非常灵敏的电压表来测量这种通常在微伏范围的电压降。由于其它的测试方法可能会引起接点发生物理或电学的变化,所以对器件的干电路测量应当在进行其它的电学测试之前进行。   使用微欧姆计或数字多用表:   图4-42示出使用Keithley 580型微欧姆计、2010型数字多用表或2750型数字多用表数据采集系统进行四线接触电阻测量的基本配置情况。这些仪器能够采用偏置补偿模式自动补偿取样电路中的热电势偏置,并且还具有内置的干电路测量能力。对于大多数的应用来说,微欧姆计或数字多用表足以用来进行接触电阻的测量工作。如果短路电流或者被测电阻值比微欧姆计或数字多用表的技术指标小得很多,则必须使用纳伏表加精密电流源的组合来进行。   使用纳伏表和电流源:   图4-43示出使用Keithley 2182A型纳伏表和2400系列数字源表仪器进行接触电阻测量的测试配置情况。   接触电阻的测量方法和影响因素   2400系列仪器强制电流流过接点,而纳伏表则测量接点两端产生的电压降。为了进行干电路测试,设置数字源表的钳位电压为20mV,这样就把电路的开路电压钳位到20mV。为了保证钳位电压只出现在接点两端,而不是出现在测试引线的两端,该数字源表采用四线模式。在使用较大的电流时,这一点特别重要。因为和接点两端的电压降相比,测试引线两端的电压降可能会比较大。   为了避免发生瞬变现象,一定要先将电流源关闭,然后再把接点接入测试夹具或将其断开。将一个100 的电阻器直接跨接在电流源的输出端,能够进一步降低瞬变现象。   可以使用电流反向法将热电势偏置降至最小。2182A的Delta模式与数字源表仪器配合可以自动地实现这种技术。在这种模式下,2182A 自动地触发电流源改变极性,然后对每一种极性触发测量一个读数。接着,2182A显示 经过补偿 的电压值:   接触电阻的测量方法和影响因素   其中:I = 测试电流的绝对值。   接触电阻影响因素 接触电阻主要受接触件材料、正压力、表面状态、使用电压和电流等因素影响。   1) 接触件材料 电连接器技术条件对不同材质制作的同规格插配接触件,规定了不同的接触电阻考核指标。如小圆形快速分离耐环境电连接器总规范GJB101-86规定,直径为1mm的插配接触件接触电阻,铜合金 5m ,铁合金 15m 。   2) 正压力 接触件的正压力是指彼此接触的表面产生并垂直于接触表面的力。随正压力增加,接触微点数量及面积也逐渐增加,同时接触微点从弹性变形过渡到塑性变形。由于集中电阻逐渐减小,而使接触电阻降低。接触正压力主要取决于接触件的几何形状和材料性能。   3) 表面状态 接触件表面一是由于尘埃、松香、油污等在接点表面机械附着沉积形成的较松散的表膜,这层表膜由于带有微粒物质极易嵌藏在接触表面的微观凹坑处,使接触面积缩小,接触电阻增大,且极不稳定。二是由于物理吸附及化学吸附所形成的污染膜,对金属表面主要是化学吸附,它是在物理吸附后伴随电子迁移而产生的。故对一些高可靠性要求的产品,如航天用电连接器必须要有洁净的装配生产环境条件,完善的清洗工艺及必要的结构密封措施,使用单位必须要有良好的贮存和使用操作环境条件。   4) 使用电压 使用电压达到一定阈值,会使接触件膜层被击穿,而使接触电阻迅速下降。但由于热效应加速了膜层附近区域的化学反应,对膜层有一定的修复作用。于是阻值呈现非线性。在阈值电压附近,电压降的微小波动会引起电流可能二十倍或几十倍范围内变化。使接触电阻发生很大变化,不了解这种非线性变化,就会在测试和使用接触件时产生错误。   5) 电流 当电流超过一定值时,接触件界面微小点处通电后产生的焦耳热作用而使金属软化或熔化,会对集中电阻产生影响,随之降低接触电阻。


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