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接觸電阻 |
對導體間呈現的電阻稱為接觸電阻。 一般要求接觸電阻在10-20 mohm以下。 有的開關則要求在100-500uohm以下。有些電路對接觸電阻的變化很敏感。 應該指出, 開關的接觸電阻是開關在若干次的接觸中的所允許的接觸電阻的最大值。在電路板上是專指金手指與連接器之接觸點,當電流通過時所呈現的電阻之謂。為了減少金屬表面氧化物的生成,通常陽性的金手指部份,及連接器的陰性卡夾子皆需鍍以金屬,以抑抵其「接載電阻」的發生。其他電器品的插頭擠入插座中,或導針與其接座間也都有接觸電阻存在。
簡介
在顯微鏡下觀察連接器接觸件的表面,儘管鍍金層十分光滑,則仍能觀察到5-10微米的凸起部分。會看到插合的一對接觸件的接觸,並不整個接觸面的接觸,而是散布在接觸面上一些點的接觸。實際接觸面必然小於理論接觸面。根據表面光滑程度及接觸壓力大小,兩者差距有的可達幾千倍。實際接觸面可分為兩部分;一是真正金屬與金屬直接接觸部分。即金屬間無過渡電阻的接觸微點,亦稱接觸斑點,它是由接觸壓力或熱作用破壞界面膜後形成的。部分約占實際接觸面積的5-10%。二是通過接觸界面污染薄膜後相互接觸的部分。因為任何金屬都有返回原氧化物狀態的傾向。實際上,在大氣中不存在真正潔淨的金屬表面,即使很潔淨的金屬表面,一旦暴露在大氣中,便會很快生成幾微米的初期氧化膜層。例如銅只要2-3分鐘,鎳約30分鐘,鋁僅需2-3秒鐘,其表面便可形成厚度約2微米的氧化膜層。即使特別穩定的貴金屬金,由於它的表面能較高,其表面也會形成一層有機氣體吸附膜。此外,大氣中的塵埃等也會在接觸件表面形成沉積膜。因而,從微觀分析任何接觸面都是一個污染面。
評價
在連接微弱信號電路中,設定的測試數條件對接觸電阻檢測結果有一定影響。因為接觸表面會附有氧化層,油污或其他污染物,兩接觸件表面會產生膜層電阻。由於膜層為不良導體,隨膜層厚度增加,接觸電阻會迅速增大。膜層在高的接觸壓力下會機械擊穿,或在高電壓、大電流下會發生電擊穿。但對某些小型連接器設計的接觸壓力很小,工作電流電壓僅為mA和mV級,膜層電阻不易被擊穿,接觸電阻增大可能影響電信號的傳輸。在GB5095「電子設備用機電元件基本試驗規程及測量方法」中的接觸電阻測試方法之一,「接觸電阻-毫伏法」 規定,為防止接觸件上膜層被擊穿,測試迴路交流或直流的開路峰值電壓應不大於20mV,交流或直流的測試中電流應不大於100mA。在GJB1217「電連接器試驗方法」中規定有「低電平接觸電阻」 和「接觸電阻」兩種試驗方法。其中低電平接觸電阻試驗方法基本內容與上述GB5095中的接觸電阻-毫伏法相同。目的是評定接觸件在加上不改變物理的接觸表面或不改變可能存在的不導電氧化薄膜的電壓和電流條件下的接觸電阻特性。所加開路試驗電壓不超過20mV,試驗電流應限制在100mA。在這一電平下的性能足以表現在低電平電激勵下的接觸界面的性能。而接觸電阻試驗方法目的是測量通過規定電流的一對插合接觸件兩端或接觸件與測量規之間的電阻。通常採用這一試驗方法施加的規定電流要比前一種試驗方法大得多。如軍標GJB101「小圓形快速分離耐環境電連接器總規範」中規定;測量時電流為1A,接觸對串聯後,測量每對接觸對的電壓降,取其平均值換算成接觸電阻值。[1]