電氣電阻，常用於馬達線圈品質的確認與匯流排焊接品質的檢查等，作為多種用途的產品指標廣泛被使用。材料固有性質的電阻率，在產品設計與材料開發中的材料選擇中扮演重要腳色。

本文章將會介紹電阻率的概要與測量。

電阻率是什麼？

電阻率是材料固有的電氣特性，是顯示電流流通難易的指標。

材料依據其電阻率的大小分成導電性材料、半導體、以及絕緣材料等三種類型。幾乎所有產品都需要滿足機械、化學或電氣上的各種條件，必須要使用各種不同的材料。
舉例來說，像是MOSFET的半導體裝置，使用半導體晶片作為基本材料、金屬線連接，外部則使用絕緣材料包覆。為了找出這些材料最適合的組合，可以將電阻率作為指標使用。

為何要使用電阻率作為指標？

電氣電阻會因為物體的尺寸而有所不同，但電阻率是各材料固有的特性，所以不會改變。若是測量兩個不同長度、電阻率的線纜的電阻值，就會難以判別哪個線纜能夠流通過更多電流。電氣電阻測量中，電阻值只顯示了電流在各線纜中流通的難易度，並沒有直接顯示那些材料具有更好的導電性。
但是，透過調查電阻率，可以比較不同材質固有的電氣電阻，更加明瞭其導電特性。

電阻率的種類

一般來說電阻率會有體積電阻與表面電阻率。體積電阻率表示為ρV [Ω⋅m]，依照材料的電阻值（R）與橫切面（S）成正比、和長度（L）成反比。這個特性與材料的尺寸或是厚度無關。而表面電阻率則表示為ρS [Ω/□ 或是Ω/sq.]，也稱作薄膜電阻，主要取決於材料的厚度。表面電阻率非常適用於薄片材料的特性評價。

電阻率的測量

電阻率的測量方法會依照材料而有所不同，金屬箔片和半導體晶片等，低電阻到中電組(數 µΩ⋅m～100 MΩ⋅m程度）的材料，可以使用可排除接觸電阻或是與線纜電阻的四端子測量法(定電流法)來進行測量。四端子測量法會使用固定間隔的四探針探棒進行測量，也被稱做四探針法。另一方面，絕緣材料等高電阻（100 MΩ⋅m以上）的材料中，電壓計會排除洩漏電流導致的誤差，一般多是使用二端子測量法(定電壓法)進行測量。

二端子測定法

四端子測定法

電阻率會受到測量方法與條件等影響而有所不同，在比較不同材料間的電阻率時，保持測量條件一致是非常重要的。
可參考IEC 61340-2-3或ASTM D-257等的國際工業規格，以相同測量條件測量並比較結果。

在電阻測量工具中，一般的數位三用電表無法對應超低或超高電阻的測量。若要進行這些測量需要使用專用的測量儀器。低電阻的材料使用電阻計，高電阻的材料使用高絕緣電阻計(高阻計)來測量是比較適合的。

低電阻率：電阻計
使用電阻計與四探針探棒，向測量對象施加測量電流，透過測量瞬間的電壓下降測量出電阻值。接著，再透過補償係數消除因探棒間隔與被測物形狀所導致的測量誤差補正測得的電阻值後，再算出正確的電阻率。

 

低電阻材料的測量裝置範例

高電阻率：高絕緣電阻計
高電阻測量的場合就需要使用高絕緣電阻計，並配合測試用電極進行測量。在施加測試電壓後，由於流過被測物的電流會隨時間產生變化。為了符合測試條件，通常會在施加電壓一分鐘後進行電阻值測量。

高電阻材料的測量裝置範例

結語

電阻率是材料固有的電氣特性，是顯示電流流通的難易度。這個數值和會因為尺寸和形狀的不同而有不同的電氣阻抗。電阻率是在選擇電子儀器零件與絕緣材料等各式各樣用途的材料選擇的重要指標。
根據材料電阻高低的特性，低電阻材料使用四端子測量法(四探針測量法)，高電阻材料使用二端子測量法等，各自使用不同的測量方法。並使用標準化的條件和專用的測量儀器，可以正確的比較不同材料的電阻率。