接触电阻测试原理及PCB板的设计简介

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1、接触电阻测试原理及PCB板的设计简介1一、何为接触电阻？接触电阻就是电流流过闭合的接触点对时的电阻。这类测量是在诸如连接器、继电器和开关等元件上进行的。2/24二、接触电阻形成原理在显微镜下观察连接器接触件的表面，尽管镀金层十分光滑，则仍能观察到5-10微米的凸起部分。会看到插合的一对接触件的接触，并不整个接触面的接触，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

2、触斑点，它是由接触压力或热作用破坏界面膜后形成的。此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。3/24二、接触电阻形成原理实际上，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，由于它的表面能较高，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

3、而，从微观分析任何接触面都是一个污染面。4/24三、接触电阻的组成综上所述，接触电阻一般由收缩电阻、表面膜电阻和导体电阻组成。1.收缩电阻收缩电阻是电流在流经电接触区域时，从原来截面较大的导体突然转入截面很小的接触点，电流发生剧烈收缩现象（或集中现象），此现象所呈现的附加电阻称为收缩电或集中电阻。2.表面膜电阻由于接触表面氧化膜层及其他污染物所构成的电阻称为膜层电阻或界面电阻。5/24三、接触电阻的组成3.导体电阻实际测量电连接器接触件的接触电阻时，都是在接点引出端进行的，故实际测得的接触电阻还包含接触表面以外接触件和引出导线

4、本身的导体电阻。导体电阻主要取决于金属材料本身的导电性能，它与周围环境温度的关系可用温度系数来表征。为便于区分，将收缩电阻加上表面膜电阻称为真实接触电阻。而将实际测得包含有导体电阻的称为总接触电阻。6/24四、接触电阻测量原理接触电阻的测量一般都采用开尔文四线法原理。开尔文四线法连接有两个要求：对于每个测试点都有一条激励线F和一条检测线S，二者严格分开，各自构成独立回路；同时要求S线必须接到一个有极高输入阻抗的测试回路上，使流过检测线S的电流极小，近似为零。见图1。图1中r表示引线电阻和探针与测试点的接触电阻之和。由于流过测试

5、回路的电流为零，在r3，r4上的压降也为零，而激励电流I在r1，r2上的压降不影响I在被测电阻上的压降，所以电压表测出的电压降即为Rt两端的电压值。从而准确测量出Rt的阻值。测试结果和r无关,有效地减小了测量误差。7/24四、接触电阻测量原理由于四线法测量接触电阻采用10mA/100mA的恒流源，故测量接触电阻的实质是测量微动接触电压。使用Chroma毫欧姆表测量接触电阻的原理见图2：D+:Drive+D-:Drive–S+:Sense+S-:Sense–图1HF:高电位施加线LF:低电位施加线HS:高电位检测线LS:低电位检

6、测线图28/24四、接触电阻测量原理图2所测电阻即为接点接触时的电阻，其中的恒流源用来为接触区域提供电流I，电压表用来测量P+和P-之间的电压降V，由于电压表内阻相对于所测接触电阻来说相当大(大到使电压表上分得的电流可以忽略不计)，可以认为电压表所测电压V即为P+和P-之间的电压值，从而电压V与电流I的比值即为电阻值。但由于接触区域非常小，按图中的接线得到的是P+和P-之间的电阻值。为了使测得的数据尽量接近真实的接触电阻值，应使得P+和P-接线端尽量靠近接触区域，避免在测量结果中计入测试引线和体积电阻产生的电压降。9/24我们

7、使用Chroma毫欧姆表进行低功率接触电阻时，为什么在“Dry”档位一般选择“ON”呢？通常，测试接触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。五、干电路（DryCircuit）测试10/24五、干电路（DryC

8、ircuit）测试为了避免这类问题，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