高值电阻及其测试

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序，什么是高值电阻？
高值电阻，简称高阻，就是阻值很高的电阻。
电阻的单位是欧姆（Ω），欧姆级别的、千欧（kΩ，3次方）级别的很常见，也比较好测试，而兆欧（MΩ，6次方）级别的，就可以认为是比较高的电阻了，1MΩ的电阻用模拟表测试也就能偏转一点点，常见数字表的电阻测试上限一般是20MΩ或50MΩ。厂家生产的各种电阻，大部分阻值也都在1Ω到10M之内。阻值再高的，使用面变窄，也难于测试，因此市面少见。
到底阻值大道什么程度算高阻，也是个模糊概念。粗略的说，可以认为兆欧以上的算高阻，也有把更高的例如>1GΩ（9次方）的才算成高阻。有些高档的台式万用表，的确最高可以测试1GΩ的。

至于常见的绝缘材料，电阻就非常高了。达到1TΩ（10的12次方）很常见，超过1PΩ的（10的15次方）也很多，甚至有达到10的18次方欧姆的。
下图选自Keithley—低电平测量手册中文版第74页：
  

当然，我对这里面的结果一直有很多疑问，例如，我测试过FR-4的环氧板，两个相临的平行线之间的电阻轻易的超出50T，这样换算成电阻率就达到10的14次方了，但图中只有9到13次方之间。
再比如，聚乙烯和特富龙的体电阻率有那么大的差别吗？达到7个数量级，那种只有11次方的不会是测量误差或者表面污染？
另外，这个表格也与前面的文字很矛盾，文字中说特富龙、蓝宝石的体电阻率大于10的18次方，而表里是小于18次方的。


上面中文的不是很清楚，看看原文，清楚的标出三种材料的体电阻率大于10的18次方。
   



10^18欧的绝缘体，如果加上1V电压，那电流就是1aA，每秒只有6个电子。因此测试这样的绝缘体就很难，除了要加上较高的电压外，一般需要电容积累电荷，才便于测试。

以前的电阻率单位，常用欧-平方毫米/米，因为手工计算方便，例如银的为0.016，即截面积1平方毫米、长度1米的银丝的电阻，欧。新的所谓体电阻率，单位为欧姆-厘米，可以认为是一个边长1cm的正立方体，两个相对的面之间的电阻，欧姆。是老的电阻率的万分之一，即银的低阻率为1.6×10^-6欧姆-厘米，或1.6×10^-8欧姆-米。

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测试高阻的意义

高阻其实广泛存在的，各种半导电的物体、各种常见的绝缘体，其阻值都非常高，从10的8次方一直扩展到10的18次方。为了能够测试各种材料的导电特性、绝缘特性，就必须涉足高阻领域。

另外，高阻标准电阻，相关的测试方法，也是被涉足很少的领域。

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高阻的弱点和克服办法

1、非线性/电压系数。理想电阻本来遵从欧姆定律的，即通过电阻的电流与加在其上的电压成正比。而实际上，对于非金属材料，这个线性往往不成立，例如电压高的情况下电阻就降低。非线性一般用每伏变化多少来表示，例如1ppm/V就意味着，改变1V的电压就能使电阻改变1ppm，100V就是100ppm了，事实上，电压越高则电压系数越大。要想减少电压系数的影响，除了寻找电压系数小的电阻外，多个电阻串联也是常见的办法，这样每一只电阻的电压低了，非线性就自然减少。

2、温度系数大。事实上，即便是纯金属，温度系数也是很大的，例如铜，大约是+4200ppm/C。只有某些精心制作的电阻合金，才有比较低的温度系数，比如常见的锰铜丝具有3ppm/C到20ppm/C的温度系数。因此，高阻材料温度系数大也就不足为怪了。主电阻选定后，一般可以通过补偿法来减少温度系数。

3、随时间阻值变化大，即长时间稳定性不好。电阻内部本身的老化是一方面，另外但往往外界因素也会影响了电阻的变化，比如基板受力变形、引线处松脱、表面脏污等。

4、容易受外界影响，例如湿度、气压，主要是吸水程度的不同，差别巨大。可以采取密封法来隔绝外部的影响比如真空密封，或者采取吸潮剂。

5、电容效应。电容广泛存在，几个pF的分布电容很正常。有电容就存在充放电，有电阻存在时时间常数用R×C表示。对于小阻值电阻而言这个时间常数一般可以忽略。但到了高阻领域，例如1T，即便有1pF的电容，时间常数也达到1秒。如果电阻100T、电容10pF，那么时间常数高达1000秒，表现在测试电阻的时候，电流开始大、后来逐渐减少。如果不采取措施，将造成测试时间过长。另外，高阻电阻可以认为是多个串联的，各节点都有分布电容，这样就会造成分布时间常数，即便两端的电荷放掉但中间的电荷还存在，给测试造成困难。解决的方法之一，是逐段屏蔽。

6、表面泄露。很多情况下绝缘材料的体电阻率很高，但测试下来就是绝缘电阻不够，此时就要考虑是否为材料表面导电。材料表面很容易因为吸附灰尘、有油膜或其他脏东西而造成比内部材料强得多的导电途径，因此保持绝缘材料的干净或者经常性的清理十分必要，或者加上保护环。

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高阻电阻（芯）

从材料上看，到达100M及以内的，高阻可以用线绕制作。金属材料是很理想的欧姆定律服从者，而且电阻丝的温度系数和老化程度都很小，是比较理想的电阻材料。但是，高阻的情况下，线太细、线太长，绕制很麻烦，万一断掉就前功尽弃。所以，大部分场合下，线绕电阻不超过10M。阻值不够的部分可以用两个或多个串联。


   





   

   






     


   



天津生产一种玻璃釉的高阻电阻，没见过样品，据说老化不错。

从国外的产品目录可以看到，到达10G的高阻，美国Ohmite公司的MOX910、MOX920（俗称Super-Mox）做的最好，可以达到10ppm的温度系数，偏差也可以做到0.1%。100G的也可以做到25ppm、0.25%。 另外，TT（原Welwyn）的WHVL系列也与Super-Mox类似的系列，不过目前好像不生产了。
加当（Caddock）的USG尽管也能做到0.1%但阻值只到100M，能到100G的MG815，体积也太大了点（长度152mm）。
美国Ohmite公司的其它几个MOX系列也不错，其中MOX750-23的功率1W、耐压5kV，10G有0.5%、100ppm/C的，100G有1%、250ppm/C的。而MOX1125-23更好一些，相同指标下阻值可以大10倍。
前面列出的FineChem的RH2HVS/RH3HVS，100G的可以有1%、250ppm/C，也算不错了。
为了便于选择，把能找到的厂家的比较好的高阻，列出表格：

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商品高阻标准电阻

1、国产的BZ16
有1M、10M、100M，是线绕电阻，体积比较大，特性不错，等级分别是0.01、0.02、0.05。


   

2、国产的BZ17
铁盒，内有防潮剂，但主要采用的是玻璃真空电组，性能很一般，1G的才1%。






3、日本的


这个貌似自己DIY的
      

4、mte_rp


5、美国的，从测试数据看，这个阻值并不高的标准电阻，电压系数还很大，达到每伏10ppm以上。


   

6、Ohm-Labs，很有历史，L&N和JRL都被他收购，其高阻指标很高，10G的50ppm温度系数、50ppm年老化，而1T的分别是200ppm/C和200ppm/a。


恒温多值电阻，提高了温度稳定性，年稳指标一样



7、高联的9936和9937，10G的25ppm温度系数、100ppm年老化，而1T的分别是300ppm/C和500ppm/a。


以下的超高阻，有10T、100T、1P（1000T）
   


4、MI的9331G，10G的500ppm年老化，但1T的甚至10T的居然也是500ppm/a的老化。



其它，为了对比方便，给出一个直观的商品高阻对比表格。横轴是阻值，单位为10的方次，纵轴是年稳ppm/年，或温度系数ppm/C

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DIY高阻电阻

这个话题比较沉重，因为很难。主要是电阻芯做不了，只能是买现成的。国内很少能生产高稳定的高阻，因此只好靠国外品牌的。但高阻这个特殊的领域，研发费用肯定不少，但需求量很少，因此价格很高，尤其是高精度的高阻芯。

曾经用100个10M的电阻串联做过一个1G的，还没完全做完：https://bbs.38hot.net/read.php?tid=305

如果1M可以算高阻的话，以前用Fluke752A拆的120k串联做过一个高精度的1M：




     


其它可以DIY的阻值、可选电阻芯
1M，可以用10个99.925k（或类似）的金封线绕，奢侈一些用10个202Z；
10M，可以用Fluke 4.9225M金封线绕，MC 5M金封线绕，3.3M×3金封线绕，或者HP 10M金封线绕；
100M，可以用Fluke 81M金封线绕，配上上面的10M（即装在一个盒子里），再加上2个Fluke 4.5M；也可以用10个10M线绕串联；
1G，可以用100个RN55D金属膜串联（我的DIY，与100M Hamon兼用），或者用10个1/4W的100M电阻串联；
10G，可以用10个1G串联，每个1G的用100只10M串联（与1G Hamon兼用）。我买了1200这10M电阻，打算这么做。当然，也可以用10个1G的1/4W电阻串联，但这种电阻实测性能一般，阻值也偏小。另外，可以用Ohmite的Slim-Mox，最大有5G的，温漂25ppm之内或稍大于25ppm（根据具体型号），偏差1%的，2个5G串联。
100G，这个貌似没啥好办法了，因为好的100G阻芯比较少，Ohmite有一款Mini-Mox有100G的，温漂100ppm还不错，长期稳定性未知。另外，也可以找10个10G的电阻，串联起来，既做100G又做10G Hamon
1T，类似上述，Mini-Mox也有1T的但温漂指标未知，最好用10只100G串联。

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高阻的测试和传递方法

高阻最常见的测试方法，就是采用各种商品的高阻测试仪/静电仪。
测试高阻一般有两个办法，一个是直接测试，利用高阻档，接上被测电阻，类似普通万用表那样，直接读数，很方便。
另一种方法是V/I法，即只用表的弱电流档，从自带电压源或外接电压源取得测试电压加到被测电阻上，把被测电阻的另一端输入给电流表。例如用Keithley 617，自带100V电源，也可以直接读出高阻数值来，原理图如下：

可以看到，这个测试需要有一个屏蔽盒，型号6104，这是测试高阻所必需的。由于高阻时非常容易受干扰，同时裸露的话也会引起漏电，因此需要把敏感部位全部屏蔽起来。
  

617自身的电压源 被引入屏蔽盒，加到Rx上，然后通过屏蔽电缆送到617的输入端，此时617是用电流当，输入阻抗非常低，相当于短路。

模拟高阻测试表，例如HP4329A，用起来还是非常方便的，读数直观、响应迅速，测试电压可以方便的改变，从10V到1000V，可以测试高达10的16次方高阻，只要把未知电阻插接到两个端子上即可。


有些商品高阻表/静电表，不自带高压电压源，例如K610C，只能内部测试到10的14方欧姆，此时要外加电压源才能测试15次和16次高阻，假设外接电压源为100V，利用电流档，反而不确定度降低。另外，有的强功能高阻表例如6517，把V/I特性集成到一起了，最高量程也是达到了10的14次，更高的电阻看不到如何测试的，也没有指标，是按照常规的方法推算到16次方。还有一些静电表例如K642，根本就没有电阻测试功能，但可以通过外加电压源的I/V办法来测试。
常见的几款高阻仪器的指标图示如下：


可以看到，模拟的高阻仪或者低Ib的静电表用I/V法测试，在很高的电阻下都有较低的不确定度。例如在2×10^15到1×10^16的范围内，K601C是最好的。
个别高阻仪例如镇江的TY9801，随着电阻的增大误差而增大迅速，而且即便有5000V的电压也才最高测试到1T，这是检流不理想的象征。

附上几个常见的高阻仪/静电表的照片。
HP4329A，整体偏差在5%，实际能进入2%甚至1%，尤其是测试10的15次方以上电阻时



Keithley 610C，整体偏差小一些，而且可以一直保持到10的16次方



Keithley 642，数字的，高灵敏的典范，可以测试到10^17



Keithley 617，数字表，带有一个0-100V的电源，较低电阻时精度不错，中高阻值可以保持在2%



Keithley 6517，比较现代的表，综合性能不错


Guildline 6520，高精度  
  


镇江TY9801




不幸的是，这些测试仪的精度都很有限，即便是最好的高联的6520，在较低阻值下也没有达到0.01%之内，在1T以上就超过1000ppm了，15次方下达到1%。这些指标，对于对比、考察高阻基准，还是不够的，因此，需要更好的测试对比手段。

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惠斯登电桥及高阻扩展桥

我们知道，现在测试电阻能达到0.1ppm不确定度的有两个技术，一个是适合低阻（<13k）的DCC，另一个是适合中高阻的BVD（1k-10M），而对于超过100M电阻的ppm级别的对比，这两个东西也无能为力。

另一方面，古老的惠斯登电桥（Wheatstone Bridge）是最基本、最精密的电阻对比手段之一，其各种扩展的方式目前仍然广泛被使用，那么如何改进成为高阻测量桥呢？

4臂电桥如果扩展到高阻，有如下几个困难：
1、由于电阻的增大，电流非常小，漏阻将严重影响结果。
2、高阻往往要提高桥电压，此时对于可变电阻就很麻烦，难于解决耐压、功率发热和非高阻的权衡。
3、需要非常高灵敏度的同时也是超高共模抑制比的检零电路。

NIST（美国国家标准技术研究院）在其TN1458里发表了一个双电源有源等电位屏蔽高阻桥，基本解决了这些问题。


图中，用两个可编程标准源替代了两个电阻臂，即用电压比替代了电阻比，这样，电压可以很高（最高每臂1000V），而且可以方便、精确的控制（比如用Fluke 335D、5440B、5700A）。同时，这种接法把电桥的探测臂的一端接到了地上，这样就可以让检零计不受限制，不用浮地，没有共模抑制要求，也减少了干扰和屏蔽的烦恼，因此可以采取商品的静电计 ，灵敏度大大提高。最后，整个桥臂做成等电位屏蔽，两个电阻的4个落脚点的周围，电位差初步估计都是<1mV的，而且检零计D是整体（外壳、测试地、测试点）被地电位包围，这样使得可能漏电的途径的电压差非常小，实际杜绝了漏电。各种绝缘部分做到12次很容易，有1mV的压差，漏电就是1fA以下，这比最好的检零计的偏流还小，因此其影响就可以忽略了。

电路中的D采用偏流±3fA的静电计，采用替代方法，可以再次抵消大部分不平衡因素。另外，可以采用电流换向技术来消除热电动势的影响。

看来这电桥一些都理想了？
实际上不是的，尤其是对于业余DIY，仍然存在下述三个问题：
1、笨重而价格高。就那两个可编程标准电压源，一般是Fluke 5700/5720级别的，就非常难搞到。

2、更重要的是，这种双电源的方式违反了电桥原理，使得原本可以忽略的电桥电压变化，变成不可忽略了。我们都知道，电桥是对称、平衡原理，电源电压的少许波动，对结果的影响是-2次方的、可以忽略的，但用电压替代两个臂，电压独立，对结果的影响就是一次的、不再可以忽略的了。简单说，惠斯登电桥对电源电压的波动不敏感，但双电源电桥就不然了。举个例子，惠斯登电桥对于100ppm的电源电压变化，影响是平方的，就是0.01%*0.01%，为0.01ppm，因此可以忽略。但是，独立的两个电压源，其电压的微小变化，会完全、直接反映在两臂，影响是1次的。如果真的电源电压变动了100ppm，那么结果也是变动100ppm。

3、检零计的工作状态也有问题，用的是悬浮、高阻探测模式，而不是短路模式。高阻模式是任凭电压的变化，不做干涉，只测试电压，这样不仅使得探测灵敏度降低，更造成探测点的零点偏移，大了的话将与保护层形成可观的压差，让保护失去应有的作用。 同时，电压的变化必然对很大的分布电容充放电，半天平衡不了，使得响应时间加长。

这样看，这电路本身并不完美，至少对于DIY来讲不适应的。下面的电路，就是针对以上三点的改进桥。

补充：MI公司按照这个原理生产一款高阻对比桥，叫TeraΩBridge，照片及指标见下。

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DIY高阻桥的设计

先给出电路，然后说明：


1、首先可以看到，外观上的确是一个4臂桥了，把两个电压源重新替换成电阻，轻便而廉价。
2、检零器的负输入和外壳，仍然接到地，也就是两个比例臂的中点保持接地，这样对检零计检零计的弱要求和高屏蔽的优势仍然保留。
3、供电仍然采用双电源，其中+V经过三端稳压，但另一个-V并非是独立的，而是用一个运放把+V反射到-V，即-V完全跟踪+V的微小变化，克服了双电源独立变化对测试结果的直接影响。
4、为了能够部分模拟原来可调电压源的功能，增加了微调R'。这个R'也可以做成带读盘（有刻度读数）的。
5、增加了内部切换开关，使得Rx和Rs的转换方便而快捷，避免了拖长时间的替代造成参数变化，同时也减少了认为干预（端子的变动、引线和分布参数的改变等）。

这桥的面板暂时设计如下：
（改进：接线放在上面、左边，操作和显示靠右、下）


其中，Rs的两个同轴插座接标准电阻，Rx接待对比电阻，Rd为哑电阻，这三个电阻要其是同阻值、最好是同规格。Rs和Rx上面的是这两个电阻的切换开关。
电桥的电源可以选10V或20V，中心位置是切断电源，以便节省电池，这转换用左下的三位开关完成。
为了与老系统兼容，还设置了外接电源，这样就可以在必要的时候切断内部电池而改成与NIST桥完全一样的电路，右边就是4个外接电压柱。

该桥设计制作的时候，应保证如下几点：
1、电池总电流，不超过1mA，这样可以免除发热、提高电池使用时间
2、任何绝缘部分，均有10^12以上的绝缘电阻
3、任何等电位屏蔽，与被屏蔽点的压差，不超过1mV
4、所有部件的外壳接地。

事实上，以上这些原则和要求，很容易达到。只要满足了这些要求，那么这高阻桥就可以比较理想的工作了，只剩下一个检零计需要计算和选择。

一些朋友在此桥设计初期对于开关K1、K2的漏阻影响问题提出疑问。在这里解释一下。
K1和K2是联动的，选好一点的2×2开关并适当安装，只要满足不难达到的10^12漏阻即可。开关的四个外端交叉的接成A点和B点，漏电可以总结为：
A点对地的漏电，符合12次、1mV原则，没有问题
B点对地的漏电，符合12次、1mV原则，没有问题
A、B之间的漏电，符合12次、1mV原则，没有问题

开关的这种设计，无论开关在什么位置，都可以让Rx和Rs同时处于加电状态，这样一方面很公平，另一方面也大大降低了测试前的延时时间。我们知道，高阻的电容效应很严重，加电后的电容充放电要很长才能进行测试（例如1T的电阻有10pF的分布电容，时间常数就是10秒，至少要1分钟的预习时间），而这种预加电措施会让两个电阻随时处于待测状态，随时转换，可以更快的进行多组相间测试，大大降低对比的不确定度。对比固态电压基准，都是一天24小时开机加电，为什么高阻不能永久性的加电呢？

当然，这电桥也存在一些局限：
1、Rs和Rx不是严格意义上的替代
2、只适合测试10进幂次的组织，不适合测试任意阻值。可以考虑的改动：R2有几档变化，比如为原来的1/2、1/5甚至1/10，这样OP会自动跟踪让-V的绝对值也成为+V的1/2、1/5和1/10，形成上下非对称桥，就可以用较低的Rd对比较大的Rx，换句话说就是可以测试比如200M、500M这样的电阻了，而1/10的阻值就可以进行1:10的传递对比。3、测试电压太低，也不可变。尽管计量意义本身（不是绝缘测试）无需很高的电压，但有时需要与高压高阻做对比，也必须把电压提高。另外，很多高阻的测试电压标准是100V，这个也没有达到。还有，改变电压可以测试高阻的电压系数，也是应该具备的功能。所以，可以考虑增加+V的可调功能，至少把+V电压提高到100V。电源可以考虑外部供电，甚至可以考虑用多节锂电串联、放在仪器内部。

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灵敏度和指零仪D的选择
（有待完成）

首先，计算一下该桥的灵敏度。
所谓灵敏度，就是桥臂的电阻变化一个微小值，能引起检流计的多大的输出。
看电桥的图，不失一般性，假设Rx比Rd减少了x，即Rx=Rd-x，分两步计算，先求得由此总的电动势E。
E = 2V(Rd)/(Rd+Rd-x) - V
E/V = (2Rd)/(2Rd-x) -1
= 1/(1-x/(2Rd)) - 1
= 1 + x/(2Rd) - 1
= 1/2*x/Rd
也就是说，某臂电阻的相对变化，会引起电动势一半的相对变化

把后续的问题归纳成如下电路：


然后把D分成两种模式，分别考察。第一种模式，电压测量模式。设静电表输入阻抗为Rin，最小分辨+噪音为No，电桥电压V，则电桥灵敏度L可以计算为：
No=E*Rin/(Rin + Rd/2)
即E=No*(Rin+Rd/2)/Rin
由于x/Rd=2E/V，带入得到
x/Rd=2No/V *(Rin+Rd/2)/Rin
这就是电压灵敏度公式。当Rd远小于静电计的输入阻抗时，有：
x/Rd=2No/V
这就是简化了的电压法灵敏度公式。
以D用K617为例，
电压模式，最低200.00mV档，分辨d=10uV，噪音40uV，这样算No=50uV为好，输入阻抗Rin=200T
此时在比较小的阻值下，在供电V=100V的场合，
得到分辨L=x/Rd=2No/V=2*50uV/100V=1ppm
显然，在100V的电压下才能取得1ppm的分辨/灵敏度，不算高。

电流型，同上图，Rin=o，当Rx变化x后，最小分辨电流
Io=2E/Rd即E=Io Rd/2
所以有
L=x/Rd=2E/V
=Io Rd/V
这就是短路型灵敏度公式
对于K617，最小2pA档，分辨+噪音为Io=6.7fA，对于10G的被测电阻、100V电压，有：
L=6.7fA *10G / 100 =0.67ppm
也就是说，与电压法相当。

同时可以看出，这两个灵敏度公式都包括电桥电压，电压越高则灵敏度越好。可以看到，短路法的灵敏度取决于被测电阻的大小，电阻越小则灵敏度越高，并随阻值的增高而变得很差，因此有一个灵敏度相等的转折点。对于不同的静电计，灵敏度也不一样，转折点也不一样。对于K617，当被测电阻<=10G的时候比电流法灵敏度高，>10G则电压法灵敏度高。

根据上述公式，给出几个典型的静电计在不同场合下的分辨/灵敏度如下成图：


结论：对与常见的K617/6517，在电阻不很大时应该选电流模式这样灵敏度很高。但对于>100G的场合，应该选择电压模式了。不过，如果要求不高，或者电压较高，直接全程用电压法，也足够了。
补充，这部分内容更新了，已经独立成贴：https://bbs.38hot.net/thread-9989-1-1.html

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高阻传递与高阻哈蒙（Hamon）

哈蒙（Hamon）电阻是一个永久串联的10个等值电阻，可以相间的并联起来，阻值就成为每个电阻的1/10，也就是串联电阻的1/100，而且偏差不变，这样就可以方便的实现1:100的精密、快速传递。有关哈蒙电阻的详细讨论，见此贴：https://bbs.38hot.net/read.php?tid=4776

向高阻的传递方法，具体说，是先用100k哈蒙并联接成10k，与10k标准对比，假设偏差为+8ppm，然后让这个哈蒙串联成1M，其阻值也是偏大8ppm，这样这个1M就被标定好，可以充做1M标准了。
再用10M的哈蒙，并联接成1M，与刚才那个1M对比就能标定这个新1M，然后这个哈蒙再串联成100M，就可以充做100M标准了。
再用1G的哈蒙，并联成100M，与刚才那个100M对比，然后再串联成10G，就可以充做10G标准了。
依次类推，可以看到，我们至少需要以下哈蒙：100k、10M、1G、100G、10T。到达10T的哈蒙后，串联就是100T，这已经是现实中能取得并测试的最高电阻了。如果DIY，一般可以忽略这一量级，而用100G哈蒙取得最高1T电阻结束。
至于中间某些阻值，例如100k、10M、1G、100G，也可以通过哈蒙的混联而得到。比如要得到100k，用上述标定成+8ppm的100k哈蒙，混联接成2个100k（其中一个主100k是用9个100k三串、三并得到，另一个100k是单独的），
但是，这些哈蒙，很多都是高阻的，而高阻在串并联时难免受到漏阻的影响。例如1G的哈蒙，串联起来达到10G，这样10T的漏阻就有1000ppm的影响了，造成很大的传递偏差。
解决的办法，就是用等电位屏蔽哈蒙：


Ohm-Labs的实物照片：
   

可以看到，哈蒙电阻的11个外接点都是同轴结构，内芯是真正的有效接点，外皮是等电位屏蔽，作用是在任何时候，外皮和内芯之间的电位差非常小，这样加上好的绝缘材料，漏电就可以忽略了。而为了达到这种等电位屏蔽的目的，要在外皮上串联接上等值的10个分压电阻。只要在测试的时候同时给保护屏蔽供电，就可以实现排除漏阻影响的目的。 由于内心与同轴外皮之间的电压极小，因此也无需太厚的绝缘，所以同轴接口就比较小。但是，由于高阻可能要高压测试，外皮与机壳的绝缘要好、要厚，可以看到白色的较大的绝缘物，应该是特氟龙。

r1到r10的选择，一方面不能太小，以免发热而有影响，以单个电阻最高可能加到100V计算，应取1M才好。另一方面，阻值也不能选取过大，以免其它漏阻对分压系数有影响。12次方漏阻对于10M（7次方）的影响是10ppm，这就是极限了，另外超过10M的电阻稳定性不好、温度系数高，所以，不能超过10M。实际选择时，该保护分压电阻可以不随主电阻而变，也可以在主电阻比较小的时候（例如100k的哈蒙）选择的小一些。另外，这些电阻不一定取整数，只要一致性好就可以。事实上，这些电阻最好是跟踪主电阻的变化（温度、老化），这样才能随时起到屏蔽作用。但实际上不会完全一致，因此有必要串联一个可调电阻（例如10M串联100k），不定期的去校正。

哈蒙的主电阻，落脚点只能是同轴插座的中心点，不能有别的中间点，否则就没有进行屏蔽了。因此，主电阻若有串联，必须是悬空的，类似带有如下的F4柱的情况，是不允许的：



下面是一个电动高阻哈蒙 的一个实际例子，每只电阻带有防表面泄露均压环





下面的是一个极端的东西，1T×10哈蒙，每个电阻的阻芯被密封，但电器上分成两半，便于等电位屏蔽

lymex

高阻桥的制作

lymex

高阻桥的测试

lymex

超高阻测试

超高阻，一般是绝缘材料才具备的电阻，范围在10^15欧以上，至少到10^18欧
高阻电阻，最大的见有100T的，也就是10^14欧。很多高阻表的测试范围，也就是到达10^16欧（1000V的电压、0.1pA的分辨）。因此，超高阻要采用特殊方法来测试了。

自电容放电、充电法
这是我自己取的名字，方法是把样品做成薄片电容，用物理方法（不是电子开关）接触电极、充电到电压V。然后电极脱离开始自然放电，放电时间t可以足够长，这样就可以把电压放电到足够可以测试到的程度，再次电极接触充电，就可以得到补充电量Q，此时绝缘电阻R可以用如下公式计算：
R=t × V / Q
（此为粗略公式）

lymex

附录，参考

Keithley—低电平测量手册：http://wenku.baidu.com/view/653230dc5022aaea998f0f87.html
几种测试线的绝缘电阻 https://bbs.38hot.net/read.php?tid=1153
微弱电流 https://bbs.38hot.net/read.php?tid=851
DIY 1GΩ 标准电阻 https://bbs.38hot.net/read.php?tid=305
NIST Measurement Service for DC Standard Resistors - http://www.nist.gov/ts/msd/calibrations/upload/tn1458.pdf
NIST/IEEE Fabrication of High-Value Standard Resistors  http://www.nist.gov/customcf/get_pdf.cfm?pub_id=24560
A Comparision of 1TΩ and 10TΩ High Resistance Standards between NIST and Sandia http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/5950-Zfq6fG/webviewable/


【全文完】

csclz

沙发

lmserver

学习，等待全文。[s:31]

chuxp

前排占个地听课，高阻及其测试。
老大该考虑出版个论文集啊！最近应我大学老师的邀请，去一所大学讲电学计量课程，那个教材水平之低下简直惨不忍睹。

cuichangli

读老大的文章是种享受啊

zy_sh_npk

老大好文，学习！

zgq

佩服

agp_74

WELWYN 100T玻璃釉电阻


这一盒10个两千多美刀!

lymex

楼上这些电阻好厉害，3812在我3楼尾部的表里，是唯一一个可以达到100T的型号。
这些是10个？串联起来可以成为1000T了，也就是1P了。

100T电阻，即便对1pF的杂散电容充电，时间常数就达到100秒，那么长的过渡时间，怎么用呢？

src100

25楼发的什么啊，纯粹捣乱。建议删帖。

chq1

学习 [s:29][s:29][s:29]

pryprypry

老大,请问哪里能弄到高阻值的TT玻封电阻,我找了几家都没找到...您给指点一下吧...谢谢了

shzyzlj

学了知识，又开了眼界，感谢！