навіны

Джавані Д'Аморе абмеркаваў выкарыстанне аналізатараў імпедансу і прафесійных прыстасаванняў для характарыстыкі дыэлектрычных і магнітных матэрыялаў.
Мы прызвычаіліся думаць пра тэхналагічны прагрэс ад пакаленняў мадэляў мабільных тэлефонаў або вузлоў працэсу вытворчасці паўправаднікоў. Яны забяспечваюць карысныя кароткія, але незразумелыя дасягненні ў тэхналогіях (напрыклад, у галіне матэрыялазнаўства).
Той, хто разбіраў ЭПТ-тэлевізар або ўключаў стары блок сілкавання, будзе ведаць адно: нельга выкарыстоўваць кампаненты 20-га стагоддзя для вытворчасці электронікі 21-га стагоддзя.
Напрыклад, хуткі прагрэс у галіне матэрыялазнаўства і нанатэхналогій дазволіў стварыць новыя матэрыялы з характарыстыкамі, неабходнымі для стварэння індуктараў і кандэнсатараў высокай шчыльнасці з высокай прадукцыйнасцю.
Распрацоўка абсталявання з выкарыстаннем гэтых матэрыялаў патрабуе дакладных вымярэнняў электрычных і магнітных уласцівасцей, такіх як дыэлектрычная пранікальнасць, у дыяпазоне працоўных частот і дыяпазонаў тэмператур.
Дыэлектрычныя матэрыялы гуляюць ключавую ролю ў такіх электронных кампанентах, як кандэнсатары і ізалятары. Дыэлектрычную пранікальнасць матэрыялу можна рэгуляваць, кантралюючы яго склад і/або мікраструктуру, асабліва керамікі.
Вельмі важна вымераць дыэлектрычныя ўласцівасці новых матэрыялаў у пачатку цыкла распрацоўкі кампанентаў, каб прагназаваць іх характарыстыкі.
Электрычныя ўласцівасці дыэлектрычных матэрыялаў характарызуюцца іх комплекснай дыэлектрычнай пранікальнасцю, якая складаецца з сапраўднай і ўяўнай частак.
Сапраўдная частка дыэлектрычнай пранікальнасці, таксама званая дыэлектрычнай пранікальнасцю, уяўляе здольнасць матэрыялу назапашваць энергію пры ўздзеянні электрычнага поля. У параўнанні з матэрыяламі з меншай дыэлектрычнай пранікальнасцю матэрыялы з больш высокай дыэлектрычнай пранікальнасцю могуць назапашваць больш энергіі на адзінку аб'ёму , што робіць іх карыснымі для кандэнсатараў высокай шчыльнасці.
Матэрыялы з больш нізкімі дыэлектрычнымі канстантамі могуць быць выкарыстаны ў якасці карысных ізалятараў у сістэмах перадачы сігналу, менавіта таму, што яны не могуць захоўваць вялікую колькасць энергіі, тым самым зводзячы да мінімуму затрымку распаўсюджвання сігналу праз любыя правады, ізаляваныя імі.
Уяўная частка комплекснай дыэлектрычнай пранікальнасці ўяўляе сабой энергію, рассейваную дыэлектрычным матэрыялам у электрычным полі. Гэта патрабуе ўважлівага кіравання, каб пазбегнуць рассейвання занадта вялікай колькасці энергіі ў такіх прыладах, як кандэнсатары, зробленыя з гэтых новых дыэлектрычных матэрыялаў.
Існуюць розныя метады вымярэння дыэлектрычнай пранікальнасці. Метад паралельнай пласціны змяшчае доследны матэрыял (MUT) паміж двума электродамі. Ураўненне, паказанае на малюнку 1, выкарыстоўваецца для вымярэння імпедансу матэрыялу і пераўтварэння яго ў комплексную дыэлектрычную пранікальнасць, якая адносіцца да таўшчыні матэрыялу і плошчы і дыяметра электрода.
Гэты метад у асноўным выкарыстоўваецца для вымярэння нізкай частаты. Хоць прынцып просты, дакладнае вымярэнне складана з-за памылак вымярэнняў, асабліва для матэрыялаў з нізкімі стратамі.
Комплексная дыэлектрычная пранікальнасць змяняецца ў залежнасці ад частаты, таму яе трэба ацэньваць на працоўнай частаце. На высокіх частотах памылкі, выкліканыя сістэмай вымярэння, будуць павялічвацца, што прывядзе да недакладных вымярэнняў.
Прыстасаванне для выпрабавання дыэлектрычнага матэрыялу (напрыклад, Keysight 16451B) мае тры электроды. Два з іх утвараюць кандэнсатар, а трэці забяспечвае ахоўны электрод. Ахоўны электрод неабходны, таму што калі паміж двума электродамі ўсталёўваецца электрычнае поле, частка электрычнае поле будзе праходзіць праз MUT, усталяваны паміж імі (гл. малюнак 2).
Існаванне гэтага краёвага поля можа прывесці да памылковага вымярэння дыэлектрычнай пранікальнасці MUT. Ахоўны электрод паглынае ток, які праходзіць праз краёвае поле, тым самым павышаючы дакладнасць вымярэння.
Калі вы хочаце вымераць дыэлектрычныя ўласцівасці матэрыялу, важна, каб вы вымяралі толькі матэрыял і нічога больш. Па гэтай прычыне важна пераканацца, што ўзор матэрыялу вельмі плоскі, каб ліквідаваць любыя паветраныя зазоры паміж ім і электрод.
Ёсць два спосабы дасягнуць гэтага. Першы - прыкласці тонкаплёнкавыя электроды да паверхні матэрыялу, які падлягае тэсціраванню. Другі - атрымаць комплексную дыэлектрычную пранікальнасць шляхам параўнання ёмістасці паміж электродамі, якая вымяраецца ў прысутнасці і адсутнасці матэрыялаў.
Ахоўны электрод дапамагае павысіць дакладнасць вымярэнняў на нізкіх частотах, але можа негатыўна ўплываць на электрамагнітнае поле на высокіх частотах. Некаторыя тэстары забяспечваюць дадатковыя прыстасаванні з дыэлектрычнага матэрыялу з кампактнымі электродамі, якія могуць пашырыць дыяпазон карысных частот гэтага метаду вымярэння. Праграмнае забеспячэнне таксама можа дапамагаюць ліквідаваць эфекты акаймаванай ёмістасці.
Рэшткавыя памылкі, выкліканыя прыстасаваннямі і аналізатарамі, могуць быць зменшаны з дапамогай абрыву ланцуга, кароткага замыкання і кампенсацыі нагрузкі. Некаторыя аналізатары імпедансу маюць убудаваную функцыю кампенсацыі, якая дапамагае рабіць дакладныя вымярэнні ў шырокім дыяпазоне частот.
Ацэнка таго, як уласцівасці дыэлектрычных матэрыялаў змяняюцца з тэмпературай, патрабуе выкарыстання памяшканняў з кантраляванай тэмпературай і тэрмаўстойлівых кабеляў. Некаторыя аналізатары забяспечваюць праграмнае забеспячэнне для кіравання гарачай камерай і наборам тэрмаўстойлівых кабеляў.
Як і дыэлектрычныя матэрыялы, ферытавыя матэрыялы няўхільна ўдасканальваюцца і шырока выкарыстоўваюцца ў электронным абсталяванні ў якасці кампанентаў індуктыўнасці і магнітаў, а таксама ў якасці кампанентаў трансфарматараў, паглынальнікаў і падаўляльнікаў магнітнага поля.
Асноўныя характарыстыкі гэтых матэрыялаў ўключаюць іх пранікальнасць і страты на крытычных працоўных частотах. Аналізатар імпедансу з прыстасаваннем для магнітнага матэрыялу можа забяспечваць дакладныя і паўтаральныя вымярэнні ў шырокім дыяпазоне частот.
Як і дыэлектрычныя матэрыялы, пранікальнасць магнітных матэрыялаў з'яўляецца складанай характарыстыкай, якая выражаецца ў рэальных і ўяўных частках. Рэальны член уяўляе здольнасць матэрыялу праводзіць магнітны паток, а ўяўны член уяўляе страты ў матэрыяле. Матэрыялы з высокай магнітнай пранікальнасцю могуць быць выкарыстоўваецца для памяншэння памеру і вагі магнітнай сістэмы. Кампанент страт магнітнай пранікальнасці можа быць зведзены да мінімуму для дасягнення максімальнай эфектыўнасці ў такіх прылажэннях, як трансфарматары, або максімізаваны ў такіх прылажэннях, як экранаванне.
Комплексная пранікальнасць вызначаецца імпедансам індуктара, утворанага матэрыялам. У большасці выпадкаў яна змяняецца ў залежнасці ад частаты, таму яе трэба характарызаваць на працоўнай частаце. На больш высокіх частотах дакладнае вымярэнне складана з-за паразітнага імпедансу прыстасаванне. Для матэрыялаў з нізкімі стратамі фазавы вугал імпедансу мае вырашальнае значэнне, хоць дакладнасць вымярэння фазы звычайна недастатковая.
Магнітная пранікальнасць таксама змяняецца з тэмпературай, таму вымяральная сістэма павінна мець магчымасць дакладна ацэньваць тэмпературныя характарыстыкі ў шырокім дыяпазоне частот.
Комплексную пранікальнасць можна атрымаць шляхам вымярэння імпедансу магнітных матэрыялаў. Гэта робіцца шляхам абкручвання некалькіх правадоў вакол матэрыялу і вымярэння імпедансу адносна канца дроту. Вынікі могуць адрознівацца ў залежнасці ад таго, як намотаны провад і ўзаемадзеяння магнітнага поля з навакольным асяроддзем.
Прыстасаванне для выпрабавання магнітнага матэрыялу (гл. малюнак 3) змяшчае аднавітковы індуктар, які акружае тараідальную катушку MUT. У аднавітковай індуктыўнасці няма патоку ўцечкі, таму магнітнае поле ў прыстасаванні можа быць разлічана з дапамогай электрамагнітнай тэорыі .
Пры выкарыстанні ў спалучэнні з аналізатарам імпедансу/матэрыялу простую форму кааксіяльнага прыстасавання і тараідальнага MUT можна дакладна ацаніць і дасягнуць шырокага ахопу частот ад 1 кГц да 1 ГГц.
Памылку, выкліканую вымяральнай сістэмай, можна ліквідаваць перад вымярэннем. Памылку, выкліканую аналізатарам імпедансу, можна адкалібраваць з дапамогай трохчленнай карэкцыі памылак. На больш высокіх частотах каліброўка кандэнсатара з нізкімі стратамі можа палепшыць дакладнасць фазавага вугла.
Прыстасаванне можа стаць яшчэ адной крыніцай памылак, але любую рэшткавую індуктыўнасць можна кампенсаваць шляхам вымярэння прыстасавання без MUT.
Як і пры вымярэнні дыэлектрыка, для ацэнкі тэмпературных характарыстык магнітных матэрыялаў неабходныя тэмпературная камера і тэрмаўстойлівыя кабелі.
Лепшыя мабільныя тэлефоны, больш дасканалыя сістэмы дапамогі кіроўцу і больш хуткія ноўтбукі - усё гэта залежыць ад бесперапыннага прагрэсу ў шырокім спектры тэхналогій. Мы можам вымераць прагрэс паўправадніковых вузлоў працэсу, але серыя дапаможных тэхналогій хутка развіваецца, каб гэтыя новыя працэсы маглі быць уведзены ў карыстанне.
Апошнія дасягненні ў галіне матэрыялазнаўства і нанатэхналогій дазволілі вырабляць матэрыялы з лепшымі дыэлектрычнымі і магнітнымі ўласцівасцямі, чым раней. Аднак вымярэнне гэтых дасягненняў з'яўляецца складаным працэсам, асабліва таму, што няма неабходнасці ва ўзаемадзеянні паміж матэрыяламі і прыстасаваннямі, на якіх яны ўстаноўлены.
Добра прадуманыя прыборы і прыстасаванні могуць пераадолець многія з гэтых праблем і забяспечыць надзейныя, паўтаральныя і эфектыўныя вымярэнні дыэлектрычных і магнітных уласцівасцей матэрыялаў для карыстальнікаў, якія не маюць спецыяльнага вопыту ў гэтых галінах. Вынікам павінна стаць больш хуткае разгортванне сучасных матэрыялаў ва ўсім свеце электронная экасістэма.
“Electronic Weekly” супрацоўнічаў з RS Grass Roots, каб засяродзіць увагу на прадстаўленні самых разумных маладых інжынераў-электроншчыкаў Вялікабрытаніі.
Дасылайце нашы навіны, блогі і каментарыі непасрэдна на вашу паштовую скрыню! Падпішыцеся на электронную штотыднёвую рассылку: стыль, гуру гаджэтаў, штодзённыя і штотыднёвыя зводкі.
Прачытайце наш спецыяльны дадатак да 60-годдзя Electronic Weekly і з нецярпеннем чакайце будучыні галіны.
Прачытайце першы нумар Electronic Weekly онлайн: 7 верасня 1960 г. Мы адсканавалі першае выданне, каб вы маглі ім спадабацца.
Прачытайце наш спецыяльны дадатак да 60-годдзя Electronic Weekly і з нецярпеннем чакайце будучыні галіны.
Прачытайце першы нумар Electronic Weekly онлайн: 7 верасня 1960 г. Мы адсканавалі першае выданне, каб вы маглі ім спадабацца.
Паслухайце гэты падкаст і паслухайце, як Чэтан Хона (дырэктар па прамысловасці, бачанні, ахове здароўя і навуцы Xilinx) распавядае пра тое, як Xilinx і паўправадніковая прамысловасць рэагуюць на патрэбы кліентаў.
Выкарыстоўваючы гэты вэб-сайт, вы згаджаецеся на выкарыстанне файлаў cookie. Electronics Weekly належыць Metropolis International Group Limited, члену Metropolis Group; вы можаце азнаёміцца ​​з нашай палітыкай прыватнасці і файлаў cookie тут.