接触电阻

一、作用原理
在显微镜下观察接触件的表面，尽管镀层十分光滑，则仍能观察到5-10微米的凸起部分。

因此一对接触件的接触，并不是整个接触面（线）的接触，而是散布在接触面上一些点的接触，实际接触面必然小于理论接触面。

根据表面光滑程度及接触压力大小，两者差距有的可达几千倍。

实际接触面可分为两部分：一是真正金属与金属直接接触部分，即金属间无过渡电阻的接触微点，亦称接触斑点。

它是由接触压力或热作用破坏界面膜后形成的，部分约占实际接触面积的5-10%；二是通过接触界面污染薄膜后相互接触的部分，因为任何金属都有返回原氧化物状态的倾向。

实际上，在大气中不存在真正洁净的金属表面，即使很洁净的金属表面，一旦暴露在大气中，便会很快生成几微米的初期氧化膜层。

例如铜只要2-3分钟，镍约30分钟，铝仅需2-3秒钟，其表面便可形成厚度约2微米的氧化膜层。

即使特别稳定的贵金属金，由于其表面能较高，其表面也会形成一层有机气体吸附膜。

此外，大气中的尘埃等也会在接触件表面形成沉积膜。

因而，从微观分析任何接触面都是一个污染面。

综上所述，接触电阻（R c）由以下两部分组成：
1) 集中电阻
电流通过实际接触面时，由于电流线收缩（或称集中）形成的电阻，将其称为集中电阻或收缩电阻。

2) 膜层电阻
由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。

从接触表面状态分析，表面污染膜可分为较坚实的薄膜层和较松散的杂质污染层。

所以确切地说，也可把膜层电阻称为界面电阻或表面电阻。

二、影响因素
接触电阻主要受接触件材料、接触压力、接触形式、表面状态、温度、使用电压和电流等因素影响。

1) 接触件材料
构成电接触的金属材料的性质直接影响接触电阻的大小，这些性质包括金属材料的电阻率ρ、布氏硬度H B、化学性能以及金属化合物的机械强
度和电阻率等。

材料的电阻率或硬度越大，则接触电阻也越大。

2) 接触压力
接触件的接触压力是指施加于彼此接触的表面并垂直于接触表面的力。

随着接触压力增加，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。

但当接触压力超过一定值（150N左右）后，接触电阻就基本保持不变。

实验表明，在接触压力较小时，接触电阻上下限的差别高达10倍之多。

而当压力增大后，接触电阻的分散度逐渐变小，接触电阻上下限的差别减少到1.5倍。

3) 接触形式
接触形式不同也会影响接触电阻的大小。

接触形式主要分为三种：点接触、线接触和面接触，接触压力较小时；点接触的接触电阻较低；接触压力较大时，面接触的接触电阻较低；在更大接压力时，三种接触形式的接触电阻是差不多大小的。

4) 表面状态
接触件的表面膜层包括两部分：一是由于尘埃、松香、油污等在接触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。

同时，接触表面的光洁度也会对接触电阻有影响。

光洁度不易要求过高，试验表明，过于精细的表面加工对于降低接触电阻未必是有利的。

对于大中负荷的电接触，一般接触处的表面光洁度能达到机加工的▽6就足够了。

面接触时为保证更多的接触点，应提高接触面的平整度。

5) 温度
温度对接触电阻也有影响，主要有二个方面的原因：一是电阻率的改变，电阻率随温度升高而增加；二是材料硬度的改变，当材料温度上升到
接近软化点是，硬度将急剧下降。

6) 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。

7) 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。

三、计算接触电阻的经验公式
影响接触电阻的因素很多，要准确的计算接触电阻是很困难的，通常只能用经验公式进行估算。

一般的经验公式如下：
R c=K c÷(0.102F)m[μΩ]
其中，F：接触压力
m：与接触形式有关的系数，对点、线、面接触，分别取0.5、0.7、1（也有线接触取0.75，高压力时的面接触取0.8～0.95）。

K c：与接触材料、表面情况、接触形式等有关的系数，通常由实验得出，见下表。

需要指出的是，影响接触电阻的因素极为复杂，上述经验公式只用K c、m 两个系数来概括各种因素的影响，当然是很不充分的。

正因为如此，不同研究者得出的m和K c值往往差别很大。