вести

Ђовани Д'Аморе је говорио о употреби анализатора импедансе и професионалних уређаја за карактеризацију диелектричних и магнетних материјала.
Навикли смо да размишљамо о технолошком напретку из генерација модела мобилних телефона или производних чворова полупроводника. Они пружају корисна скраћена, али нејасна достигнућа у технологијама које омогућавају (као што је област науке о материјалима).
Свако ко је растављао ЦРТ ТВ или укључио старо напајање знаће једну ствар: не можете користити компоненте 20. века за прављење електронике 21. века.
На пример, брз напредак у науци о материјалима и нанотехнологији створио је нове материјале са карактеристикама потребним за изградњу индуктора и кондензатора високе густине и високих перформанси.
Развој опреме која користи ове материјале захтева прецизно мерење електричних и магнетних својстава, као што су пермитивност и пермеабилност, у низу радних фреквенција и температурних опсега.
Диелектрични материјали играју кључну улогу у електронским компонентама као што су кондензатори и изолатори. Диелектрична константа материјала може се подесити контролом његовог састава и/или микроструктуре, посебно керамике.
Веома је важно мерити диелектричне особине нових материјала на почетку циклуса развоја компоненти да би се предвиделе њихове перформансе.
Електрична својства диелектричних материјала карактерише њихова сложена пермитивност која се састоји од реалних и имагинарних делова.
Прави део диелектричне константе, такође назван диелектрична константа, представља способност материјала да складишти енергију када је изложен електричном пољу. У поређењу са материјалима са нижим диелектричним константама, материјали са вишим диелектричним константама могу да складиште више енергије по јединици запремине , што их чини корисним за кондензаторе високе густине.
Материјали са нижим диелектричним константама могу се користити као корисни изолатори у системима за пренос сигнала, управо зато што не могу да складиште велике количине енергије, чиме се минимизира кашњење ширења сигнала кроз било које жице које су њима изоловане.
Имагинарни део комплексне пермитивности представља енергију коју диелектрични материјал расипа у електричном пољу. Ово захтева пажљиво управљање како би се избегло расипање превише енергије у уређајима као што су кондензатори направљени од ових нових диелектричних материјала.
Постоје различите методе мерења диелектричне константе. Метода паралелне плоче поставља материјал који се испитује (МУТ) између две електроде. Једначина приказана на слици 1 се користи за мерење импедансе материјала и претварање у комплексну пермитивност, која односи се на дебљину материјала и површину и пречник електроде.
Ова метода се углавном користи за мерење ниске фреквенције. Иако је принцип једноставан, прецизно мерење је тешко због грешака у мерењу, посебно за материјале са малим губицима.
Комплексна пермитивност варира са фреквенцијом, тако да је треба проценити на радној фреквенцији. На високим фреквенцијама, грешке изазване мерним системом ће се повећати, што ће резултирати нетачним мерењима.
Уређај за испитивање диелектричног материјала (као што је Кеисигхт 16451Б) има три електроде. Две од њих чине кондензатор, а трећа обезбеђује заштитну електроду. Заштитна електрода је неопходна јер када се између две електроде успостави електрично поље, део електрично поље ће тећи кроз МУТ инсталиран између њих (види слику 2).
Постојање овог рубног поља може довести до погрешног мерења диелектричне константе МУТ-а. Заштитна електрода апсорбује струју која тече кроз рубно поље, чиме се побољшава тачност мерења.
Ако желите да измерите диелектричне особине неког материјала, важно је да мерите само материјал и ништа друго. Из тог разлога, важно је обезбедити да узорак материјала буде веома раван како би се елиминисали ваздушни зазори између њега и електрода.
Постоје два начина да се ово постигне. Први је наношење електрода танког филма на површину материјала који се тестира. Други је да се изведе комплексна пермитивност упоређивањем капацитивности између електрода, која се мери у присуству и одсуству материјала.
Заштитна електрода помаже да се побољша тачност мерења на ниским фреквенцијама, али може негативно да утиче на електромагнетно поље при високим фреквенцијама. Неки тестери обезбеђују опционе елементе од диелектричног материјала са компактним електродама које могу да прошире корисни опсег фреквенција ове технике мерења. Софтвер такође може помажу у отклањању ефеката обрубног капацитета.
Преостале грешке узроковане уређајима и анализаторима могу се смањити прекидом струјног кола, кратким спојем и компензацијом оптерећења. Неки анализатори импедансе имају уграђену ову функцију компензације, која помаже да се изврше тачна мерења у широком фреквентном опсегу.
Процена како се својства диелектричних материјала мењају са температуром захтева употребу просторија са контролисаном температуром и каблова отпорних на топлоту. Неки анализатори обезбеђују софтвер за контролу вруће ћелије и комплета каблова отпорних на топлоту.
Као и диелектрични материјали, феритни материјали се стално побољшавају и широко се користе у електронској опреми као компоненте индуктивности и магнети, као и компоненте трансформатора, апсорбера магнетног поља и супресора.
Кључне карактеристике ових материјала укључују њихову пропустљивост и губитке на критичним радним фреквенцијама. Анализатор импедансе са магнетним материјалом може да обезбеди тачна и поновљива мерења у широком фреквентном опсегу.
Као и диелектрични материјали, пропустљивост магнетних материјала је сложена карактеристика изражена у реалним и имагинарним деловима. Прави појам представља способност материјала да спроводи магнетни флукс, а имагинарни термин представља губитак у материјалу. Материјали са високом магнетном пермеабилности могу бити користи се за смањење величине и тежине магнетног система. Компонента губитка магнетне пермеабилности може бити минимизирана за максималну ефикасност у апликацијама као што су трансформатори, или максимизирана у апликацијама као што је заштита.
Комплексна пермеабилност је одређена импедансом индуктора формираног од материјала. У већини случајева варира са фреквенцијом, па је треба окарактерисати радном фреквенцијом. На вишим фреквенцијама, прецизно мерење је тешко због паразитске импедансе за материјале са малим губицима, фазни угао импедансе је критичан, иако је тачност мерења фазе обично недовољна.
Магнетна пермеабилност се такође мења са температуром, тако да мерни систем треба да буде у стању да прецизно процени температурне карактеристике у широком фреквентном опсегу.
Комплексна пермеабилност се може извести мерењем импедансе магнетних материјала. Ово се ради обмотавањем неких жица око материјала и мерењем импедансе у односу на крај жице. Резултати могу варирати у зависности од тога како је жица намотана и интеракције магнетног поља са околином.
Уређај за испитивање магнетног материјала (погледајте слику 3) обезбеђује индуктор са једним обртом који окружује тороидални калем МУТ-а. Не постоји флукс цурења у једноокретној индуктивности, тако да се магнетно поље у уређају може израчунати електромагнетском теоријом .
Када се користи у комбинацији са анализатором импедансе/материјала, једноставан облик коаксијалног уређаја и тороидног МУТ-а може се прецизно проценити и може постићи широку покривеност фреквенције од 1кХз до 1ГХз.
Грешка изазвана мерним системом може да се елиминише пре мерења. Грешка изазвана анализатором импедансе може се калибрисати кроз трочлану корекцију грешке. На вишим фреквенцијама, калибрација кондензатора са малим губицима може побољшати тачност фазног угла.
Уређај може да обезбеди још један извор грешке, али свака заостала индуктивност се може компензовати мерењем уређаја без МУТ-а.
Као и код диелектричног мерења, потребна су температурна комора и каблови отпорни на топлоту да би се процениле температурне карактеристике магнетних материјала.
Бољи мобилни телефони, напреднији системи за помоћ возачу и бржи лаптоп рачунари ослањају се на континуирани напредак у широком спектру технологија. Можемо да меримо напредак полупроводничких процесних чворова, али низ пратећих технологија се убрзано развија како би се омогућило да ови нови процеси буду ставити у употребу.
Најновија достигнућа у науци о материјалима и нанотехнологији омогућила су производњу материјала са бољим диелектричним и магнетним својствима него раније. Међутим, мерење ових напретка је компликован процес, посебно зато што нема потребе за интеракцијом између материјала и прибора на којима они су инсталирани.
Добро осмишљени инструменти и уређаји могу да превазиђу многе од ових проблема и донесу поуздана, поновљива и ефикасна мерења својстава диелектричних и магнетних материјала корисницима који немају специфичну експертизу у овим областима. Резултат би требало да буде бржа примена напредних материјала широм електронски екосистем.
“Елецтрониц Веекли” је сарађивао са РС Грасс Роотс-ом како би се фокусирао на представљање најсјајнијих младих електронских инжењера у Великој Британији данас.
Шаљите наше вести, блогове и коментаре директно у пријемно сандуче! Пријавите се за е-недељни билтен: стил, гуру за гаџет и дневне и недељне прегледе.
Прочитајте наш специјални додатак који слави 60. годишњицу Елецтрониц Веекли-а и радујте се будућности индустрије.
Прочитајте прво издање Елецтрониц Веекли на мрежи: 7. септембар 1960. Скенирали смо прво издање да бисте могли да уживате у њему.
Прочитајте наш специјални додатак који слави 60. годишњицу Елецтрониц Веекли-а и радујте се будућности индустрије.
Прочитајте прво издање Елецтрониц Веекли на мрежи: 7. септембар 1960. Скенирали смо прво издање да бисте могли да уживате у њему.
Слушајте овај подкаст и слушајте Цхетан Кхона (директор индустрије, визије, здравства и науке, Ксилинк) који говори о томе како Ксилинк и индустрија полупроводника одговарају на потребе купаца.
Коришћењем ове веб странице, слажете се са употребом колачића. Елецтроницс Веекли је у власништву Метрополис Интернатионал Гроуп Лимитед, члана Метрополис групе; можете погледати нашу политику приватности и колачића овде.