铁电测试
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铁电材料电滞回线的测量

2020-09-10 08:36:25

铁电测试系统既可适用于压电陶瓷材料居里温度、纵向压电应变常数(静态)、强场介电性能、热释电系数、品质因数及机电耦合系数等;如增加高压放大器模块,也可实现铁电材料的电学测试; 配合高低温测试环境同时可以测量不同环境温度下的材料性能参数。该系统可广泛地应用于如各种铁电/压电/热释电薄膜、厚膜、块体材料和电子陶瓷、铁电传感器/执行器/存储器等领域的研究。为一体的综合测试系统。为目前国内研究压电陶瓷材料铁电材料全面的测试设备。模块化设计具有无与伦比的强大扩展性。


设备内置完整的专用工控计算机主机、测试版路、运算放大器、数据处理单元等,包括专用工控计算机主板、CPU(i3或更高)、RAM(4G或更大)、硬盘(120G固态硬盘)、网卡、USB接口、VGA接口、预装Windows7操作系统、铁电分析仪专用测电试软件等。

 

产品优势:

 

优势一:可测量压电陶瓷居里温度、静态压电常数

 

优势二:测量压电材料介电性能-1KHZ下的介电常数及介质损耗测试

 

优势三:可测量压电材料积分电荷法热释电系数测试

 

优势四:可测量压电陶瓷的品质因数及机电耦合系数

 

优势五:可选配不同的测试装置进行不同环境下的压电陶瓷参数测试

 

优势六:本仪器可配合高压放大器实现压电及铁电材料的综合测试


测量铁电材料电滞回线的方法通常有两种:冲击检流计描点法和 Sawyer-Tower电路法。第二种方法可用超低频示波器进行观察以及用xy函数记录仪进行记录,简便迅速,故人们常常采用。


采用Sawyer-Tower电路准静态测试铁电陶瓷材料电滞回线的测量原理图(GB/T6426-1999)如图4.5-30所示,系统绝缘电阻不小于108Ω,超低频高压源输出电压峰值为0~5KV、频率为0.1Hz的正弦波。运算放大器输入阻抗不小于109Ω。标准电容器Co的直流电阻不小于109Ω,一般容量为10~30μF。分压电阻R1和R2总阻值不小于5MΩ,补偿电阻Rs根据不同材料选择不同的电阻值。为了避免空气电击穿,将试样要浸没在硅油中,根据不同材料和要求可在不同温度下测量,测量时要求试样温度均匀,控温误差不大于2℃,试样采用全电极、半极化试样,推荐试样尺寸为直径d不大于20mm,厚度t不大于1mm,试样应保持清洁、干燥。


HV一超低频高压源;F一函数记录仪;A一运算放大器;K1一高压开关;K2一普通低压开关;Cx一试样;Co一标准电容器;R1、R2一分压电阻;Rs一可调补偿电阻


因为标准电容器的容量Co远大于试样的电容量Cx,所以高压源输出电压几乎全部加在样品上,因此,X轴上的电压正比于试样两端的电压,而Co上的电压(即Y轴电压)正比于Cx的电荷Q,记录仪上测得的曲线就是试样的极化强度P和电场强度E的关系曲线,即电滞回线,如图4.5-10所示。


测出样品的电滥回线之后,即可计算该材料的剩余极化强度Px和矫频场强应Ec,计算公式如下

铁电测试

式中,Q为电压为零时之总电荷,C;C。为标准电容器的电容量,F;Vy为从原点至E=0处之y轴电压,V;Sy为函数记录仪的y轴灵敏度,V/m;ry为从原点到E=0处之y轴读数,m;A为试样面积,m2;Vx为样品两端电压,V;Sx为函数记录仪的X轴灵敏度,V/m;rx为从原点到P=0处的X轴读数,m;d为高压源的输出分压比;t为试样厚度,m。


若要测量某铁电材料的自发极化强度Ps,可将测得的电滞回线的线性部分外推(或做切线)与y轴(极化强度P轴)交于Ps点,此点的读数便是自发极化强度。


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