導(dǎo)體的接觸面積和接觸電阻作者：林勇 發(fā)布日期：2009-4-17 10:06:41 (閱 577 次)關(guān)鍵詞: 工業(yè)插頭插座 駁克碼 MARECHAL（摘要： 在電流的傳輸過程中兩個表面宏觀接觸表面應(yīng)該等于導(dǎo)線的截面面積， 兩個導(dǎo)體真正相 接觸的部分只是 一定數(shù)量的點，由于材料表面的不平整性，真正的接觸面積要比宏觀上看到的接觸表面要小。 關(guān)鍵詞：接觸電阻，駁克碼） 在我們給客戶講解產(chǎn)品的過程當中有一個經(jīng)常被問到的問題，“你們這種觸點連接的插頭插座， 導(dǎo)體截面積夠嗎？”，“觸點連接比插針套筒連接的接觸面積小，能保證連接可靠嗎？”電氣工程 師都知道，電流越大，必須使用越粗大的電纜。有些人自然認為接觸的面積應(yīng)該等于導(dǎo)線的截面 面積，因而對電氣連接器的可靠性提出懷疑 。實際上，兩個表面宏觀接觸表面應(yīng)該等于導(dǎo)線的 截面面積，兩個導(dǎo)體真正相接觸的部分只是一定數(shù)量的點，由于材料表面的不平整性，真正的接 觸面積要比宏觀上看到的接觸表面要小。（圖 2） 優(yōu)質(zhì)的開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品大都采用用銀合金的接觸點， 通常觸點是半球形的， 而且把重點放在施加的 力上而不是放在假定的接觸面積上。 種概念在接觸器或者斷路器制造業(yè)中得到廣泛采用。

從這個 意義上講，插頭和插座是一個例外。 1．接觸電阻的物理概念 無論使用哪一種接觸，導(dǎo)體接觸的不連續(xù)性會產(chǎn)生一個附加的電阻——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。 接觸點接觸電阻主要由以下兩個參數(shù)決定： 接觸表面的狀態(tài)λ 所施加力的作用（圖 4）λ 1．1 接觸表面的狀態(tài) 三個主要參數(shù)決定了接觸表面的狀態(tài)：（圖 1） 物理化學(xué)結(jié)構(gòu)λ 從微觀角度來看， 一個表面的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的， 周圍環(huán)境中的外來元素與材料發(fā)生反 應(yīng)形成一個表面層，通常稱為“侵蝕層”。 表面的粗糙度λ 一個表面的粗糙度是復(fù)雜的， 表面的粗糙度由所采用的生產(chǎn)技術(shù)所決定， 而且通常具有隨機性和 不可重復(fù)。它引入了材料擠壓壓力及塑性變形的概念。 表面的幾何形狀λ 從宏觀角度來看， 一個接觸表面的幾何形狀是比較容易確定的。 這個形狀將決定在兩個表面之間 宏觀的接觸面積。 1．2 接觸電阻的值 由于材料鋼性及粗糙度的影響，實際的機械接觸不是發(fā)生在整個宏觀的接觸面上。

機械接觸只發(fā)生在一定數(shù)目的接 觸點上，稱為“元素接觸點”。 接觸電阻有兩部分組成： 約束電阻λ 薄膜電阻λ 1．2．1 約束電阻 約束電阻是由于當電流線穿過一些“元素接觸點“處產(chǎn) 生偏移而造成的。（圖 3）1．2．2 薄膜電阻 薄膜電阻是由于在接觸表面上的污染或氧化層造成的。 由此我們得出如下結(jié)論，接觸電阻的總值由以下幾點 決定： 接觸點的幾何形狀（幾何形狀決定了接觸點的可見接λ 觸面積）， 兩個導(dǎo)體間施加的壓力，λ 材料的導(dǎo)電率，λ 材料的硬度和粗糙度，λ 表面層的導(dǎo)電系數(shù)，尤其是在表面被侵蝕的狀態(tài)下。λ 1．3 磨損 磨損是接觸點質(zhì)量的一種惡化， 這是由于在兩個接觸面之間微觀運動磨損微粒和磨損微粒在材料 表面的微孔里積累的氧化微粒所造成的。 這些微觀的移動是由于振動，沖擊，或者在不考慮外界因素情況下由于材料的熱膨脹而產(chǎn)生的。 這些氧化顆粒構(gòu)成了第三類材料。 磨損機理有以下四個主要步驟： 1． 在黏附力作用下，產(chǎn)生磨損微粒， 2． 這些磨損微粒在表面的微觀小孔里氧化和積累， 3． 被氧化的微粒由于接觸面的磨擦運動從小孔中飛出， 4． 形成一層薄的碎片，這層碎片然后轉(zhuǎn)化為粉末，這種粉末起到潤滑劑的作用，減少磨損的效 率。