接觸電阻是由收縮電阻和膜電阻組成

1、接觸電阻是由收縮電阻和膜電阻組成接觸電阻 對導體間呈現(xiàn)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。接觸電阻產(chǎn)生的原因有兩個：第一，由于接觸面的凹凸不平，金屬的 實際接觸面減小了，這樣，當電流流過導體時，使電流線在接觸面附 近發(fā)生了嚴重的收縮現(xiàn)象，即在接觸面附近導體有效的導電截面大大 縮小，因而造成電阻的增加，這個電阻稱為收縮電阻。第二，接觸面 在空氣中可能迅速形成一層導電性能很差的氧化膜附著于表面，也使 電阻增大了，這部

2、分電阻稱為膜電阻。因此，接觸電阻是由收縮電阻 和膜電阻組成。導體的接觸形式大體分為點接觸，線接觸和面接觸，這幾種接觸形式 對接觸電阻的影響是不相同的。點接觸時對接觸電阻的影響主要是收 縮電阻大，而面接觸時對接觸電阻的影響則是膜電阻，線電阻介于兩 者之間。因而，接觸電阻的大小不僅取決于收縮電阻，還有膜電阻的 影響。而接觸壓力對接觸電阻的影響是十分重要的，沒有足夠的壓力， 只靠加大接觸面，并不能使接觸電阻有明顯的下降。增加接觸壓力， 可以增加接觸點的有效接觸面積，同時，當接觸點的壓強超過一定值 時，可以使觸點的材料產(chǎn)生塑性變形，表面膜被壓碎出現(xiàn)裂縫，增大 了金屬的接觸面，使接觸電阻迅速下降，因此，

3、加大接觸壓力，使收 縮電阻和膜電阻都減小，總的接觸電阻將減小。除了以上影響接觸 電阻的因素以外，還有材料的性質(zhì)，接觸表面的加工情況，觸點的密 封情況等等都會對接觸電阻產(chǎn)生影響。因此，我們在日常維護和排除線路故障的時候，也要充分考慮接觸電 阻的影響。我們經(jīng)常在排除線路故障時會發(fā)現(xiàn)由于插頭的腐蝕，在 插釘表面就會形成一層無機膜或插釘變形，導致插釘?shù)慕佑|電阻增大， 發(fā)生故障。因此，我們在對插頭進行施工或維護時，一定要嚴格按照 維護手冊的標準進行。在安裝插頭時，應該仔細檢查插頭與插座內(nèi)的 插釘，不能有破損，彎曲，腐蝕等情況，也不要人為的去破壞插頭的 封嚴部分，對于特殊區(qū)域的插頭要采取特殊的防護，比如對

4、插頭進行 封嚴等。對于某些工作環(huán)境比較惡劣的地方，如發(fā)動機本體上的插頭， 在安裝時一定要注意，要對插頭進行保險，一些特殊的插頭一定要按 照標準打好力矩，否則插頭在發(fā)動機的高頻振動下會松脫，有的會使 插頭內(nèi)的插釘接觸不良，造成跳火，灼傷插釘，使之工作不可靠和縮 短使用期限。接觸電阻： 觸點有四種工作狀態(tài)，即：閉合狀態(tài)、斷開過程、斷開 狀態(tài)、閉合過程。在理想情況下，觸點閉合時其接觸電阻為零；觸 點斷開時接觸電阻為無窮大；在閉合過程中接觸電阻瞬時由無窮大變 為零；在斷開過程中接觸電阻瞬時由零變?yōu)闊o窮大。但實際上，在閉 合狀態(tài)時耦合觸點間有接觸電阻存在，若接觸電阻太大，就可能導致 被控電路壓降過大或不

5、通；在斷開狀態(tài)時要求觸點間有一定的絕緣電 阻，若絕緣電阻不足就可能導致?lián)舸┓烹?，致使被控電路導通；在閉 合過程中有觸點彈跳現(xiàn)象，可能破壞觸點的可靠閉合；在斷開過程中 可能產(chǎn)生電弧破壞觸點可靠斷開。無論使用哪一種接觸，導體接觸 的不連續(xù)性會產(chǎn)生一個附加的電阻一一稱為“接觸電阻”。這個電阻 比接觸器自身的電阻（在沒有接觸面存在時）要大。這個電阻值將決 定連接的質(zhì)量，因為：接觸電阻阻值越高，則接觸電阻上的壓降越大， 因而接觸點釋放的熱量將越多。如果溫度上升到一定的極限，接觸點 就會損壞。溫度越高，損壞就越快，這種現(xiàn)象會迅速蔓延。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(xiàn)的 電阻之謂。

6、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(fā)生。 其他電器品的插頭擠入插座中，或?qū)п樑c其接座間也都有接觸電阻存 在。在顯微鏡下觀察連接器接觸件的表面，盡管鍍金層十分光滑，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，并 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 面必然小于理論接觸面。根據(jù)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后形成的。部

7、分約占實際接觸面積 的5-10%。二是通過接觸界面污染薄膜后相互接觸的部分。因為任何 金屬都有返回原氧化物狀態(tài)的傾向。實際上，在大氣中不存在真正潔凈的金屬表面，即使很潔凈的金屬表面，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(wěn)定的貴金屬金，由于它的表面能較高，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。組成部分綜上所述，真正接觸電阻應由以下幾部分組成1）集中電阻電流通過實際接觸面時，由于電流線收縮

8、（或稱集中）顯示出來的電 阻。將其稱為集中電阻或收縮電阻。2）膜層電阻由于接觸表面膜層及其他污染物所構(gòu)成的膜層電阻。從接觸表面狀態(tài) 分析；表面污染膜可分為較堅實的薄膜層和較松散的雜質(zhì)污染層。故 確切地說，也可把膜層電阻稱為界面電阻。3）導體電阻實際測量電連接器接觸件的接觸電阻時，都是在接點引出端進行的， 故實際測得的接觸電阻還包含接觸表面以外接觸件和引出導線本身 的導體電阻。導體電阻主要取決于金屬材料本身的導電性能，它與周 圍環(huán)境溫度的關系可用溫度系數(shù)來表征。為便于區(qū)分，將集中電阻加上膜層電阻稱為真實接觸電阻。而將實際 測得包含有導體電阻的稱為總接觸電阻。在實際測量接觸電阻時，常使用按開爾文電

9、橋四端子法原理設計的接 觸電阻測試儀（毫歐計），其專用夾具夾在被測接觸件端接部位兩端， 故實際測量的總接觸電阻R由以下三部分組成，可由下式表示：R=RC + Rf + Rp式中：RC一集中電阻；Rf一膜層電阻；Rp一導體電 阻。接觸電阻檢驗目的是確定電流流經(jīng)接觸件的接觸表面的電觸點時產(chǎn) 生的電阻。如果有大電流通過高阻觸點時，就可能產(chǎn)生過分的能量消 耗，并使觸點產(chǎn)生危險的過熱現(xiàn)象。在很多應用中要求接觸電阻低且 穩(wěn)定，以使觸點上的電壓降不致影響電路狀況的精度。測量除用毫歐計外，也可用伏-安計法，安培-電位計法。在連接微弱信號電路中，設定的測試數(shù)條件對接觸電阻檢測結(jié)果有一 定影響。因為接觸表面會附有

10、氧化層，油污或其他污染物，兩接觸件 表面會產(chǎn)生膜層電阻。由于膜層為不良導體，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(fā)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(guī)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(guī)定，為防止接觸件上 膜層被擊穿，測試回路交流或直流的開路峰值電壓應不大于20mV，交 流或直流的測試中電流應不大于100mA。在GJB1217“電連接器試驗方法”中規(guī)定有“低電平接觸

11、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(nèi)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(xiàn)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(guī)定電流 的一對插合接觸件兩端或接觸件與測量規(guī)之間的電阻。通常采用這一 試驗方法施加的規(guī)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(huán)境電連接器總規(guī)范”中規(guī)定；測量時電 流為1A，接觸對串聯(lián)

12、后，測量每對接觸對的電壓降，取其平均值換算 成接觸電阻值。影響因素主要受接觸件材料、正壓力、表面狀態(tài)、使用電壓和電流等因素影響。接觸件材料電連接器技術條件對不同材質(zhì)制作的同規(guī)格插配接觸件，規(guī)定了不同 的接觸電阻考核指標。如小圓形快速分離耐環(huán)境電連接器總規(guī)范 GJB101-86規(guī)定，直徑為1mm的插配接觸件接觸電阻，銅合金W5mQ, 鐵合金W15mQ。正壓力接觸件的正壓力是指彼此接觸的表面產(chǎn)生并垂直于接觸表面的力。隨 正壓力增加，接觸微點數(shù)量及面積也逐漸增加，同時接觸微點從彈性 變形過渡到塑性變形。由于集中電阻逐漸減小，而使接觸電阻降低。 接觸正壓力主要取決于接觸件的幾何形狀和材料性能。3）表面

13、狀態(tài)接觸件表面一是由于塵埃、松香、油污等在接點表面機械附著沉積形 成的較松散的表膜，這層表膜由于帶有微粒物質(zhì)極易嵌藏在接觸表面 的微觀凹坑處，使接觸面積縮小，接觸電阻增大，且極不穩(wěn)定。二是 由于物理吸附及化學吸附所形成的污染膜，對金屬表面主要是化學吸 附，它是在物理吸附后伴隨電子遷移而產(chǎn)生的。故對一些高可靠性要 求的產(chǎn)品，如航天用電連接器必須要有潔凈的裝配生產(chǎn)環(huán)境條件，完 善的清洗工藝及必要的結(jié)構(gòu)密封措施，使用單位必須要有良好的貯存 和使用操作環(huán)境條件。4）使用電壓使用電壓達到一定閾值，會使接觸件膜層被擊穿，而使接觸電阻迅速 下降。但由于熱效應加速了膜層附近區(qū)域的化學反應，對膜層有一定 的修復

14、作用。于是阻值呈現(xiàn)非線性。在閾值電壓附近，電壓降的微小 波動會引起電流可能二十倍或幾十倍范圍內(nèi)變化。使接觸電阻發(fā)生很 大變化，不了解這種非線性變化，就會在測試和使用接觸件時產(chǎn)生錯 誤。5）電流當電流超過一定值時，接觸件界面微小點處通電后產(chǎn)生的焦耳熱作用 而使金屬軟化或熔化，會對集中電阻產(chǎn)生影響，隨之降低接觸電阻。 問題研討1）低電考慮到接觸件膜層在高接觸壓力下會發(fā)生機械擊穿或在高電壓、大電 流下會發(fā)生電擊穿。對某些小體積的連接器設計的接觸壓力相當小， 使用場合僅為mV或mA級，膜層電阻不易被擊穿，可能影響電信號的 傳輸。故國家標GJB1217-91電連接器試驗方法中規(guī)定了兩種試驗方 法。即低電

15、平接觸電阻試驗方法和接觸電阻試驗方法。其中低電平接 觸電阻試驗目的是評定接觸件在加上不能改變物理的接觸表面或不 改變可能存在的不導電氧化簿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，而試驗電流應限制在100mA，在 這一電平下的性能足以滿足以表現(xiàn)在低電平電激勵下的接觸界面的 性能。而接觸電阻試驗目的是測量通過規(guī)定電流的一對插合接觸件兩 端或接觸件與測量規(guī)之間的電阻，而此規(guī)定電流要比前者大得多，通 常規(guī)定為1A。2）單孔分離力為確保接觸件插合接觸可靠，保持穩(wěn)定的正壓力是關鍵。正壓力是接 觸壓力的一種直接指標，明顯影響接觸電阻。但鑒于接觸件插合狀態(tài) 的正壓力很難測量，故一般用測量插合狀態(tài)的接觸件由靜止變?yōu)檫\動 的單孔分離力來表征插針與插孔正在接觸。通常電連接器技術條件規(guī) 定的分離力要求是用實驗方法確定的，其理論值可用下式表達。F=FN*u式中FN為正壓力，為摩擦系數(shù)。由于分離力受正壓力和摩擦系數(shù)兩者制約。故決不能認為分離力大， 就正壓力大接觸可靠?，F(xiàn)隨著接觸件制作精度和表面鍍層質(zhì)量的提高， 將分離力控制在一個恰當?shù)乃缴霞纯杀ＷC接觸可靠。作者在實踐中 發(fā)現(xiàn)，單孔分離力過小，在受振動沖擊載荷時有可能造成信號瞬斷。 用測單孔分離力評定接觸可靠性比測接觸電阻有效。因為在實際檢驗 中接觸電阻件很少出現(xiàn)不合格，單孔分離力偏低超差的插孔，測量接 觸電阻往往仍合格