鐵電材料測(cè)試ppt課件(參考版)
2025-05-08 06:48本頁面
【正文】 非線性的強(qiáng)弱可用介電系數(shù)的電壓變化率 (或稱為可調(diào)性 )來表征，可調(diào)性通過下式計(jì)算得到： tunability%=[εr(0)εr(app)]/εr(0) 100% 上式中 εr(0)、 εr(app)分別為不加偏壓、加偏壓時(shí)鐵電材料的介電系數(shù)。 適合從低值到高值準(zhǔn)確的阻抗測(cè)量。 內(nèi)外導(dǎo)體中電流的大小相同方向相反，在電纜外部不產(chǎn)生磁場(chǎng) 。 Polarization (μC/cm2 ) Electric field (kV/cm) A＇ B＇ I＇ H＇ C＇ D＇ V＇ Electric field (kV/cm) Dielectric constant 電滯回線與 εrE曲線的關(guān)系 電滯回線和 εrE曲線 如何測(cè)試鐵電材料的 εrE曲線（即 CV曲線）？ 可用 LCR測(cè)試儀及四端對(duì)測(cè)量方法對(duì)鐵電材料的介電特性進(jìn)行測(cè)量。表現(xiàn)在 CV曲線為蝶形雙曲線。 四、損耗角正切 tgδx 試樣的損耗角正切 tgδx可以從電滯回線的面積 S(cm2)計(jì)算而得，即 mmmmqummquxraxLHSQUSmmUUQfSmfmUCu d qfPPtgm???????????2222(5121) 式中， Pa為試樣的有功功率； Pr為試樣的無功功率； f為電場(chǎng)的頻率；面積分 表示單位正電荷在電場(chǎng)力作用下從參考點(diǎn)移到另一點(diǎn)所作的功。 對(duì)于單晶型材料， K=1； 對(duì)于多晶型材料，由于電疇混亂分布， K一般不為 1，例如，對(duì)于鈦酸鋇等鈣鈦礦型多晶試樣，換算系數(shù) K=1. 28。此時(shí)，應(yīng)在不改變 X、 Y軸放大器放大倍數(shù)的前提下測(cè)量電滯回線，如圖 512所示。 同樣，短接示波器 X軸放大器的輸入，使電子束擴(kuò)展成長(zhǎng)度為 H(cm)的垂直線。為此，在測(cè)量電滯回線以前，先把示波器 Y軸放大器輸入短路，使電子束擴(kuò)展成長(zhǎng)度為 L(cm)的水平線，這時(shí) X軸的電壓比例系數(shù) LUmu22? (5116) 式中， U為電源電壓 (V,有效值）。 該儀器的測(cè)量原理也是采用 SawyerTower電路，可用超低頻示波器進(jìn)行觀察，用 XY函數(shù)記錄儀進(jìn)行記錄。 測(cè)定強(qiáng)非線性鐵電材料的電滯回線時(shí) ,在回線的飽和支部分常出現(xiàn)一些曲折畸變的毛刺 ,這種曲折畸變被認(rèn)為是測(cè)試線路存在衰減寄生振蕩所引起的 。 對(duì)示波器 X、 Y軸放大器所造成的相移，可采用在 Y軸放大器的輸入端接入一標(biāo)準(zhǔn)無相移比較電路的方法來克服，如圖 510所示。 513 電壓波的取得 由于鐵電體試樣的電滯回線的試驗(yàn)電壓一般都比較高，所以通常都采用分壓電路，把試驗(yàn)電壓分出一部分加到示波器 X軸偏轉(zhuǎn)板 。因而，特別適用于測(cè)定大損耗和鐵電性質(zhì)微弱的試樣，利用這一方法還可以直接從峰值電壓表上讀出 QS的數(shù)值。當(dāng)電容 CC補(bǔ)償過度時(shí)，回線將呈圖 59c所示的形狀，而當(dāng)電阻 RC補(bǔ)償過度時(shí)回線將呈圖 59d所示的形狀。這一電壓無畸變地反映了 Qs的變化規(guī)律。圖 58為線性補(bǔ)償法所用的電路。但不能去除 Qi的影響，因而不適用于測(cè)量鐵電性微弱的樣品。 由上述可見， 電阻補(bǔ)償法 在理論上雖然有誤差，但對(duì)于電導(dǎo)和感應(yīng)極化損耗不很大的樣品，實(shí)際上損耗完全可以忽略不計(jì)。 9 9 9 o s 1??01 ??03 ??05 ??電壓 UR0中與電疇反轉(zhuǎn)過程所提供的 QS相對(duì)應(yīng)的部分發(fā)生了畸變。 但當(dāng)試樣的電導(dǎo)和感應(yīng)極化損耗太大，所需并聯(lián)的電阻 R0過小時(shí) , UR0與 QS相對(duì)應(yīng)的部分在振幅和相位上將發(fā)生較大的畸變。如圖 57b所示。 1? 3? 5??? ?1如果使相角 , 即 : xxi RCRC ?00(5110) 或 00 CRCR xxi? (5111) 則式 (519)中代表感應(yīng)極化、電導(dǎo)和感應(yīng)極化損耗的第二項(xiàng)變成 tt s i n ωC CU)s i n( ωc osc osC CU0xim110xim ??? ????Qi 即 UR0與 Qi成正比。由于串聯(lián)電容極板上的電荷相等，因此加到 Y軸上的電壓必然與試樣 Cx兩端的電荷成正比。 一、電阻補(bǔ)償法 在標(biāo)準(zhǔn)電容器 C0的兩端并聯(lián)一個(gè)電阻 R0， 如圖 56所示。 圖 55 簡(jiǎn)單的 SawyerTower電路 W Cx C0 示波器的 X方向 :外加電壓 示波器的 Y方向 :C0上的電壓 Cx:鐵電電容 C0:標(biāo)準(zhǔn)電容 C0 Cx 為了正確測(cè)定鐵電體的特征參數(shù) Qs(或 Ps)及 UC(或 EC)，必須把全電荷 Q中的電荷 Qi 、 Qr
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