Hôm nay, hãy cùng Thái Quảng tìm hiểu sự khác biệt giữa máy đo điện trở bề mặt và máy đo điện trở khối nhé!
Máy đo điện trở bề mặt
Máy đo điện trở bề mặt (Surface Resistance Meter) dùng để đo khả năng dẫn điện hoặc cách điện của một lớp mỏng trên bề mặt vật liệu. Đây là phương pháp đo phổ biến cho các bề mặt có tính dẫn điện hoặc cách điện như vật liệu chống tĩnh điện (ESD) hoặc vật liệu phủ.
Ứng dụng máy đo điện trở bề mặt
Thường dùng để đo điện trở của lớp phủ, vật liệu chống tĩnh điện, sơn, màng mỏng hoặc vật liệu composite. Máy đo này tập chung vào đo điện trở của một khu vực nhất định trên bề mặt vật liệu. Cụ thể:
Một ứng dụng điển hình của máy đo điện trở bề mặt là đo điện trở của các vật liệu chống tĩnh điện được sử dụng trong các phòng sạch, trong ngành công nghiệp sản xuất linh kiện điện tử. Những vật liệu này cần phải có điện trở nằm trong một phạm vi nhất định (thường là 10^5 – 10^11 ohm/□) để tránh việc tích tụ tĩnh điện gây hư hại cho các linh kiện nhạy cảm.
Trong các ngành công nghiệp sản xuất màng dẫn điện, như màng màn hình cảm ứng hoặc các lớp phủ bảo vệ chống tĩnh điện, việc đo điện trở bề mặt giúp đảm bảo lớp phủ đạt chất lượng mong muốn và có khả năng dẫn điện/cách điện đúng như thiết kế.
Máy đo này cũng được sử dụng để kiểm tra các loại vải chống tĩnh điện, thường được dùng để sản xuất quần áo bảo hộ trong môi trường sản xuất nhạy cảm với tĩnh điện.
Đo điện trở bề mặt của bảng mạch in (PCB) là rất quan trọng để đảm bảo sự cách điện giữa các đường mạch hoặc giữa các điểm kết nối.
Nguyên lý đo điện trở bề mặt
Sử dụng bốn đầu đo hoặc hai đầu đo được đặt trực tiếp lên bề mặt vật liệu, tạo ra một dòng điện qua lớp bề mặt và đo điện áp để tính ra điện trở bề mặt.
Phương pháp đầu đo hai điểm là hai đầu đo được đặt trên bề mặt của mẫu vật liệu, một đầu tạo dòng điện và đầu còn lại đo điện áp. Dựa trên định luật Ohm (V = IR), máy tính sẽ tính toán điện trở dựa trên tỉ lệ của điện áp và dòng điện qua bề mặt.
Phương pháp đầu đo bốn điểm giúp giảm thiểu ảnh hưởng của điện trở tiếp xúc tại điểm đo. Bốn đầu đo được đặt lên bề mặt vật liệu theo hàng thẳng hoặc vòng tròn. Hai đầu ngoài cung cấp dòng điện, và hai đầu trong đo điện áp. Nó cho phép tính toán điện trở chính xác hơn, đặc biệt với vật liệu có điện trở thấp, như kim loại hoặc vật liệu bán dẫn. Điện trở bề mặt được tính bằng công thức:
(*) Đơn vị đo thường là ohm hoặc ohm trên hình vuông (Ω/□), giúp xác định mức độ điện trở trên mỗi đơn vị diện tích.
Máy đo điện trở khối
Máy đo điện trở khối (Volume Resistance Meter) đo điện trở của toàn bộ vật liệu trong khối của nó, bao gồm cả bên trong và trên bề mặt. Phương pháp này đánh giá khả năng dẫn điện hoặc cách điện từ bên trong vật liệu, không chỉ là lớp bề mặt.
Ứng dụng máy đo điện trở khối
Thường được dùng để đo điện trở của vật liệu cách điện, cao su, gốm sứ, và các vật liệu cách điện khác nhằm đánh giá độ cách điện tổng thể. Cụ thể:
Một ứng dụng quan trọng của máy đo điện trở khối là đánh giá khả năng cách điện của các vật liệu như cao su, nhựa, gốm sứ. Nó rất quan trọng trong việc sản xuất các vật liệu cách điện cho cáp điện, lớp cách điện trong các thiết bị điện, hoặc các bộ phận cách điện trong mạch điện.
Trong một số trường hợp, không chỉ bề mặt mà toàn bộ vật liệu cần phải được kiểm tra để đánh giá mức độ cách điện từ lõi ra ngoài, ví dụ như các thiết bị cách điện dùng trong môi trường khắc nghiệt.
Kiểm tra vật liệu composite, với nhiều lớp khác nhau, có thể có các tính chất điện khác nhau giữa các lớp. Máy đo điện trở khối giúp xác định khả năng dẫn điện của toàn bộ vật liệu trong điều kiện hoạt động thực tế.
Nguyên lý đo điện trở khối
Máy đo điện trở khối sử dụng điện cực áp vào hai đầu của mẫu vật liệu và đo điện áp khi dòng điện chạy qua toàn bộ khối vật liệu để xác định điện trở khối.
Phương pháp hai điện cực là sử dụng hai điện cực được gắn vào hai bề mặt đối diện của mẫu vật liệu để tạo ra dòng điện chạy qua toàn bộ khối vật liệu. Điện áp giữa hai điện cực được đo và từ đó tính toán ra điện trở khối. Công thức tính toán là:
Phương pháp đo với buồng khí đảm bảo dòng điện chỉ chạy qua khối vật liệu, một điện cực bảo vệ được thêm vào để ngăn chặn dòng rò qua các bề mặt. Đây là phương pháp tiên tiến để đo các vật liệu có điện trở rất cao như gốm sứ hoặc nhựa cách điện.
Đối với các vật liệu được sử dụng trong điều kiện môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao hoặc trong môi trường ẩm ướt, máy đo điện trở khối có thể thực hiện đo lường trong các điều kiện mô phỏng để kiểm tra hiệu suất của vật liệu trong thực tế.
(*) Đơn vị thường là ohm-mét (Ω·m), giúp xác định điện trở suất của toàn bộ khối vật liệu.
Bảng phân tích sự khác biệt giữ máy đo điện trở bề mặt và đo điện trở khối
| Tiêu chí | Máy đo điện trở bề mặt | Máy đo điện trở khối |
| Mục đích | Đo điện trở của lớp bề mặt vật liệu | Đo điện trở của toàn bộ khối vật liệu |
| Ứng dụng chính |
Vật liệu chống tĩnh điện (tuân thủ tiêu chuẩn ESD) Vật liệu phủ và sơn dẫn điện Vải chống tĩnh điện |
Vật liệu cách điện như cao su, gốm sứ, nhựa Các thành phần cấu tạo từ vật liệu cách điện Đo điện trở của vật liệu trong các bộ phận cấu thành |
| Ví dụ về ứng dụng cụ thể |
Đo điện trở của lớp phủ ESD trên bảng mạch Kiểm tra điện trở của lớp màng chống tĩnh điện |
Đo điện trở của cách điện trong dây cáp điện Đo điện trở của vật liệu cách điện trong thiết bị công nghiệp |
| Đơn vị đo | Ω/□ | Ω (ohm) |
| Phương pháp đo | Đầu đo bốn điểm hoặc hai điểm trên bề mặt | Đo điện trở toàn bộ bằng hai đầu đo tiếp xúc |
| Đặc điểm đo | Đo điện trở chỉ của lớp bề mặt hoặc lớp phủ mỏng | Đo điện trở của khối lượng vật liệu, bao gồm cả bên trong |
| Điện áp đo | Thường sử dụng điện áp thấp (như 10V-100V) | Thường sử dụng điện áp cao hơn (như 500V-1000V) |
| Nguyên lý hoạt động | Cung cấp dòng điện qua lớp bề mặt và đo điện áp để tính điện trở bề mặt | Cung cấp dòng điện qua toàn bộ vật liệu và đo điện áp để tính điện trở khối |
Bên cạnh đó, cũng có một số loại máy đo khác có thể khiến người dùng nhầm lẫn, có thể kể đến như:
- Máy đo điện trở tiếp xúc có thể gây nhầm lẫn với máy đo điện trở bề mặt, vì chúng đều đo khả năng dẫn điện tại các điểm tiếp xúc, nhưng ứng dụng khác nhau.
- Máy đo điện trở cách điện có thể dễ bị nhầm với máy đo điện trở khối, nhưng nó chủ yếu kiểm tra tính cách điện của các hệ thống và thiết bị điện.
- Máy đo điện trở suất và máy đo độ dẫn điện cũng có thể gây nhầm lẫn, vì chúng đo các thông số liên quan đến khả năng dẫn điện, nhưng nguyên tắc và ứng dụng khác biệt so với máy đo điện trở bề mặt và khối.