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1. 電気的物性

抵抗特性試験 − 二重リング電極法(二端子法)

半導体〜絶縁体領域（10¹〜10¹⁶ Ω）の材料における電気の通しにくさ（電気抵抗）を評価します。
(導体〜半導体は４探針電極法、半導体は平行端子電極法を参照)

概要

　抵抗率が広範囲にわたる、半導電材料から絶縁材料の測定に適する二端子法を用いた測定方法です。 材料に電極を設置し、電極に電圧を印加、その時の電流を測定します。電圧及び電流、試料寸法から抵抗率を求めます。

試験詳細

＜対応規格＞
・JIS K 6271-1「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−電気抵抗率の求め方−第１部：二重リング電極法」
・JIS K 6911「熱硬化性プラスチック一般試験方法」
・ASTM D 257「Standard Test Methods for DC Resistance or Conductance of Insulating Materials」　　　他

 

• JIS K 6271-1の場合

　試験片内部の電流の流れにくさを表す体積抵抗率と、試験片表面の電流の流れにくさを表す表面抵抗率を求めることができます。 それぞれの測定回路を図1に示します。試験片（図1c、厚さ0.5 mm〜5.0 mm）の上下に電極を密着、固定させます。 体積抵抗率測定の場合は主電極（図1a）と対向電極（図１d）間（リング電極（図1b）はガード電極）、表面抵抗率測定の場合は主電極（図1a）とリング電極（図1b）間（対向電極（図１d）はガード電極）に規定の電圧を印加し、規定時間（1分間）経過後の電流（図1e）を測定します。 得られた電流値から、次の計算式により体積抵抗率又は表面抵抗率を算出します。

図1　体積抵抗率（左）及び表面抵抗率（右）の測定回路図

 

体積抵抗率 ρv(Ω･m)
表面抵抗率 ρs(Ω)
	Rv:体積抵抗(Ω)　Rs:表面抵抗(Ω) A:主電極の有効面積(m2)・・・フリンジング効果を考慮した面積を用いる D1:主電極の外径(m)　 D2:リング電極の内径(m)　 h:試験片の厚さ(m) V:印加電圧(V)　 Iv:体積抵抗測定時の電流(A)　 Is:表面抵抗測定時の電流(A)

 

図2　二重リング電極模式図	図3　電極チャンバー

 

　温湿度制御型電極チャンバー（図4）を用いることで実使用環境を想定した温度及び湿度雰囲気下での測定も可能です（温度−40℃〜180℃、湿度30％RH~95％RH、詳細はご相談ください）。

図4　電極チャンバー(温湿度制御型)

 

測定事例

ポリアミド（PA）は高い耐久性、電気絶縁性を有することから電子部品として使用されます。 PAには複数の種類があり、代表的なものとして、図5に構造を示すPA6及び植物由来のPA11が挙げられます。 これら2種のPAについて、湿度条件を変化させて体積抵抗率を測定しところ、PA6では30%RHから80%RHへの湿度の増加に伴い体積抵抗率の顕著な低下が認められた一方、PA11では高湿度条件においても高い電気絶縁性を保つ結果となりました（図6）。 この差異は、高分子主鎖中に存在する親水性の高いアミド基（-CONH-）の割合に由来すると考えられます。
PA6とPA11のように、類似の材料であっても測定条件によって性能に大きな差が生じ得るため、温度及び湿度条件を変動させた試験の実施は、材料変更に伴う新旧材料の性能比較、又は実使用環境に即した条件下での性能把握に寄与します。

図5　PA6及びPA11の構造式

 

図6　異なる湿度条件における2種のPAの体積抵抗率

 

　ご要望に合わせた特殊な条件についてのお打ち合わせも可能です。下記の問合せフォーム又は連絡先までお気軽にご連絡ください。

お電話でのお問合せ TEL:06-6744-2022 (大阪事業所　技術第一課)