静电产品测试方法

静电测试

一、静电物理参数

1、材料起电带电能力物理参数

（1）导电性物理参数

①绝缘电阻R：绝缘体上安放两个电极，其间施加一直流电压V时，电极间便有

电流I流过，我们将电压V与电流I之比值称为绝缘电阻R。对电工材料来说，

103～106Ω为半导体，>1×106Ω为绝缘体。而对静电材料来说，104Ω～106Ω是

静电导体，1×106～1×1011Ω为静电亚导体，>1×1011Ω为静电非导体。

②电阻率ρ：绝缘体的绝缘电阻当该绝缘体的尺寸和电极的形状确定后，绝缘体

的绝缘电阻只随决定材料性质的系数而变，这系数通称为电阻系数，或叫电阻率。

③导电率δ=1/ρv

（2）放电时间常数τ：

一般的带电物体，当其停止摩擦时，其带的静电荷或静电电位是自行衰减消散，并会按指数曲线规律衰减V=Vo e-t/τ。式中的τ是放电时间常数，它的定义是电位值（或电荷量），衰减到e分之一时（即e＝2.71828，1/e＝0.37）所需的时间。半衰期τ半＝ln2×τ。

（3）介电常数ε：

按法拉第的定义，介电常数是充满此介质电容的电容量C与真空为介质同样尺寸电容量C O的比值（C/C O=ε）,也有认为介电常数是由极板上一定电荷在介质中产生的电场强度E比在真空中所产生的电场强度Eo减小的倍数（E O/E=ε）。无论怎样看，介电常数ε是表征介质在电场中的极化能力（两物体摩擦，介电常数大的产生正电荷，介电常数小的产生负电荷）。决定静电荷衰减的时间常数τ。严格说来，C/C O或E O/E叫相对介电常数εr。真正的介电常数是ε＝εr×εO，这εO是真空的介电常数εO＝8.85×10-12F/m。εr空＝1，εr介质＝1～8，εr水＝81。

（4）静电电容（对地电容）：

被测物体的测试点对地间的电容。在防静电研究和试验研究中，常常需要测量静电电容数据。（a）为得知材料的介电常数（平板试样ε＝C•d/s）,需测量C，计算出εr ＝ε/εO＝C•d/s•1/εO；（b）为分析仪器的测量精度和响应速度，必须掌握仪器的输入电容（Q=CV）；(C)在防爆场所，静电能否放电，放电能否引起爆炸火灾，或对电子元件能否击穿，是看静电电场强度E的高低。放电能量（W＝1/2•CV2）大小，也需要测静电电容（C）。（d）在现场或某些实验装置，由于某些条件限制，通常通过很长线引出测量，这无疑中引入一只并联引线分布电容。根据Q=CV，测量的静电电位便低，需通过测量引线电容对静电电位的校正。

2、静电带电大小的物理参数

（1）电荷量Q、电荷密度σ、微小电流I

①电荷：两种不同物体摩擦，如毛皮摩擦胶木棒，就能吸引轻小的羽毛、纸片和

尘埃等，这种现象称为带了电荷。而这二物体带的电荷理论上讲是极性相反数量相等。如毛皮带正电荷，胶木棒带负电荷。

带电荷多少是以电量Q来表示，在常用的“实用单位制”（即m、kg、s制）中，电量的单位是库仑（C）。

1C=3×109[静电制电量单位]

习惯上嫌[库仑]作电量单位太大，使用不便，往往以mc（毫库）、µc（微库）作为工程上常用的电量单位。

②电荷密度σ：

（a）线电荷密度σL：对于直径远小于长度的线带电，截面远小于长度的带电情况时，单位长度的电量即σL=Q/L 库/米（c/m）或微库/米（µc/m） L——为长度（b）面电荷密度σS：带电物体单位面积的电荷量，即σS=Q/S 单位

库/米2（c/m2）或微库/米2（µc/m2） S——为面积（c）体电荷密度σV：带电物体单位体积的电荷量，即σV=Q/V 单位

库/米3（c/m3）或微库/米3（µc/m3） V——为体积（d）荷质比σM：带电物体单位质量的电荷量，即σg=Q/M，单位

库/千克（c/kg）或微库/千克（µc/kg）

③微小电流I：静电放电电流、静电释放电流均是很小的，属nA（毫微安）级。

（2）静电电场强度和静电电位

①电场强度E：

为定量描述电荷周围的空间中各点的电场强弱，引入一个电场强度E物理量，其定义是单位正电荷q0在电场中某一点所受到的作用力F，即E=F/q0，而电场强度

的方向与单位正电荷所受到作用力的方向一致。其单位是N/C（牛顿/库仑）或

V/m(伏/米)。

②静电电位V：

电场中某一点电位在数值上等于单位正电荷从该点经过任一路径，移到无限远（或0电位点）处对电场力所作的功。V=∫a∞E cosθdl，其单位是伏特（V）。电

场中任意二点静电电位之差又称为电压，如果取大地为0电位，则某一点的对地的

电位差即为该点的静电电位。

（3）静电能量W

静电能量又分静电积蓄能量和静电放电能量，一个带电系统的积蓄能量可以概括表示如下：

W=∫0αu dg

如果这个带电系统是二个平板电容器，极板带电的电荷为Q。两板间的电位差为U ab,电容量为C，则平板电容器所积蓄的能量为W=1/2•Q2/C，且因Q=CU ab，故

W=1/2•CU ab2=1/2•QU ab。

静电能量W的单位是焦耳（J）或毫焦耳（mJ）、微焦耳（µJ）。

二、常用测量及其方法

1、绝缘电阻R（电阻率ρ）的测量

（1）平板材料电阻率ρ

ρ测量通常是采用三电板系统。一般在实验室材料测量使用。方法参看GB1410-1989

“固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率实验方法。”

圆板试样ρV=R V·A/h= R V·π(d1+g)2/4•h

圆柱电极ρS=R S·ф/g= R S·π(d1+g)/g

（2）对软固体材料，如导电和抗静电（即现在讲的静电耗散）塑料橡胶片、板的测试，可参看GB2439-1981“导电和抗静电橡胶电阻率的测定方法”。

适用范围：对具有导电或抗静电性能的硫化试样，按规定条件测量体积电阻率。本法适用于电阻率小于106Ωm的胶料。

试样：宽10～150mm，长70～150mm, 厚度2±0.2mm，均匀度允许公差为±0.1mm。试样可用刀片或冲模裁切，尽量使变形减少到最低程度，以免影响其电阻值。表面必须平滑清洁、无裂纹气泡和杂质等缺陷。表面一定不能抛光和打磨。取三个相同规格的试样。

设备：电源为功率不大于1W直流电源，对地最小电阻为1012Ω。

电流电极为长5～15mm纯金属，用合适接线夹子夹紧，在试样施加接触压力约为65N/m。

静电计是>1011Ω的输入电阻的电压表，精度为5％。

绝缘垫板的电阻率为1013Ωm。

恒温箱能控制70±1℃。

试验步骤：

①、硫化后试样停放时间不少于16h，然后将试样放在绝缘材料上，置于恒温箱中70±1℃停放2h。

②、从恒温箱取出在20～27℃、湿度65±5％实验室放置16h以上，不要移动试样。

③、将电流电极夹到试样的端部，保证两刃口与试样中电流方向垂直，电压电极任一刃口与电流电极距离都不小于20mm。测量电压电极两刃口距离10～20mm，测量精度为±2％，通电1min后用静电计测定电压电极两刃口之间的电压。在同一试样上重复两次，每测量一次移动一次电压电极，以测定整个试样长度上电压分布的情况。同样方法测定另外两个试样。

结果

R=U/I

式中：

R─电阻值Ω；