Вести

Џовани Д'Амор разговараше за употребата на импедансни анализатори и професионални тела за карактеризирање на диелектрични и магнетни материјали.
Навикнати сме да размислуваме за технолошкиот напредок од генерации на модели на мобилни телефони или јазли на процесот на производство на полупроводници. Тие обезбедуваат корисен стенографија, но нејасен напредок во технологиите за овозможување (како што е полето на науката за материјали).
Секој што одвоил телевизор со CRT или вклучил старо напојување ќе знае една работа: не можете да користите компоненти од 20 век за да направите електроника од 21 век.
На пример, брзиот напредок во науката за материјали и нанотехнологијата создаде нови материјали со карактеристики потребни за изградба на индуктори и кондензатори со висока густина и високи перформанси.
Развојот на опрема со користење на овие материјали бара точно мерење на електричните и магнетните својства, како што се пропустливост и пропустливост, во опсег на работни фреквенции и температурни опсези.
Диелектричните материјали играат клучна улога во електронските компоненти како што се кондензаторите и изолаторите. Диелектричната константа на материјалот може да се прилагоди со контролирање на неговиот состав и/или микроструктура, особено керамиката.
Многу е важно да се измерат диелектричните својства на новите материјали на почетокот на циклусот на развој на компонентите за да се предвидат нивните перформанси.
Електричните својства на диелектричните материјали се карактеризираат со нивната комплексна пропустливост, која се состои од реални и имагинарни делови.
Вистинскиот дел од диелектричната константа, наречен и диелектрична константа, ја претставува способноста на материјалот да складира енергија кога е подложен на електрично поле. Во споредба со материјалите со пониски диелектрични константи, материјалите со повисоки диелектрични константи можат да складираат повеќе енергија по единица волумен , што ги прави корисни за кондензатори со висока густина.
Материјалите со пониски диелектрични константи може да се користат како корисни изолатори во системите за пренос на сигнал, токму затоа што не можат да складираат големи количини на енергија, а со тоа го минимизираат доцнењето на ширењето на сигналот низ сите жици изолирани од нив.
Имагинарниот дел од комплексната пропустливост ја претставува енергијата што ја троши диелектричниот материјал во електричното поле. Ова бара внимателно управување за да се избегне трошење премногу енергија во уредите како што се кондензаторите направени со овие нови диелектрични материјали.
Постојат различни методи за мерење на диелектричната константа. Методот на паралелна плоча го става материјалот под тест (MUT) помеѓу две електроди. Равенката прикажана на слика 1 се користи за мерење на импедансата на материјалот и нејзино претворање во сложена пропустливост, која се однесува на дебелината на материјалот и површината и дијаметарот на електродата.
Овој метод главно се користи за мерење со ниска фреквенција.Иако принципот е едноставен, прецизното мерење е тешко поради грешки во мерењето, особено за материјали со мала загуба.
Комплексната пропустливост варира во зависност од фреквенцијата, затоа треба да се процени на работната фреквенција. На високи фреквенции, грешките предизвикани од системот за мерење ќе се зголемат, што ќе резултира со неточни мерења.
Тестот за тестирање на диелектричен материјал (како Keysight 16451B) има три електроди. Две од нив формираат кондензатор, а третата обезбедува заштитна електрода. Заштитната електрода е неопходна бидејќи кога ќе се воспостави електрично поле помеѓу двете електроди, дел од електричното поле ќе тече низ MUT инсталиран меѓу нив (види Слика 2).
Постоењето на ова рабно поле може да доведе до погрешно мерење на диелектричната константа на MUT. Заштитната електрода ја апсорбира струјата што тече низ полето на раб, а со тоа ја подобрува точноста на мерењето.
Ако сакате да ги измерите диелектричните својства на материјалот, важно е да го измерите само материјалот и ништо друго. Поради оваа причина, важно е да се осигурате дека примерокот од материјалот е многу рамен за да се елиминираат сите воздушни празнини помеѓу него и електрода.
Постојат два начини да се постигне ова. Првиот е да се нанесат електроди со тенок филм на површината на материјалот што треба да се тестира. Вториот е да се изведе комплексната пропустливост со споредување на капацитетот помеѓу електродите, кој се мери во присуство и отсуство на материјали.
Заштитната електрода помага да се подобри точноста на мерењето при ниски фреквенции, но може негативно да влијае на електромагнетното поле при високи фреквенции. Некои тестери обезбедуваат опционални тела за диелектрични материјали со компактни електроди кои можат да го продолжат корисниот опсег на фреквенција на оваа техника на мерење. помагаат да се отстранат ефектите од капацитивноста на реси.
Преостанатите грешки предизвикани од тела и анализатори може да се намалат со отворено коло, краток спој и компензација на оптоварување. Некои импедансни анализатори ја имаат вградена оваа компензациона функција, која помага да се направат прецизни мерења во широк опсег на фреквенции.
Оценувањето на тоа како својствата на диелектричните материјали се менуваат со температурата бара употреба на простории со контролирана температура и кабли отпорни на топлина. Некои анализатори обезбедуваат софтвер за контрола на комплетот за кабли со топли ќелии и отпорни на топлина.
Како и диелектричните материјали, феритните материјали постојано се подобруваат и широко се користат во електронската опрема како индуктивни компоненти и магнети, како и компоненти на трансформатори, апсорбери на магнетно поле и супресори.
Клучните карактеристики на овие материјали ја вклучуваат нивната пропустливост и загуба на критичните работни фреквенции. Анализаторот на импеданса со магнетен материјал за прицврстување може да обезбеди точни и повторливи мерења во широк опсег на фреквенции.
Како и диелектричните материјали, пропустливоста на магнетните материјали е комплексна карактеристика изразена во реални и имагинарни делови. се користи за намалување на големината и тежината на магнетниот систем. Компонентата за загуба на магнетната пропустливост може да се минимизира за максимална ефикасност во апликации како што се трансформаторите, или да се максимизира во апликации како што е заштитувањето.
Комплексната пропустливост се определува со импедансата на индукторот формирана од материјалот. Во повеќето случаи, таа варира во зависност од фреквенцијата, па затоа треба да се карактеризира на работната фреквенција. На повисоки фреквенции, точното мерење е тешко поради паразитската импеданса на тела.За материјали со мала загуба, фазниот агол на импедансата е критичен, иако точноста на мерењето на фазите обично е недоволна.
Магнетната пропустливост исто така се менува со температурата, така што системот за мерење треба да може точно да ги процени температурните карактеристики во широк опсег на фреквенции.
Комплексната пропустливост може да се изведе со мерење на импедансата на магнетните материјали. Ова се прави со обвиткување на некои жици околу материјалот и мерење на импедансата во однос на крајот на жицата. Резултатите може да варираат во зависност од тоа како жицата е намотана и интеракцијата на магнетното поле со неговата околина.
Прицврстувачот за тестирање на магнетниот материјал (види слика 3) обезбедува индуктор со едно вртење што го опкружува тороидалниот калем на MUT. Нема флукс на истекување во индуктивноста на едно вртење, така што магнетното поле во прицврстувачот може да се пресмета со електромагнетна теорија .
Кога се користи заедно со анализатор на импеданса/материјал, едноставната форма на коаксијалниот прицврстувач и тороидалниот MUT може прецизно да се процени и може да постигне широко фреквентно покривање од 1kHz до 1GHz.
Грешката предизвикана од системот за мерење може да се елиминира пред мерењето. Грешката предизвикана од анализаторот на импеданса може да се калибрира преку трирочна корекција на грешките. На повисоки фреквенции, калибрацијата на кондензаторот со мала загуба може да ја подобри точноста на фазниот агол.
Прицврстувачот може да обезбеди друг извор на грешка, но секоја преостаната индуктивност може да се компензира со мерење на прицврстувачот без MUT.
Како и кај мерењето на диелектрикот, потребна е температурна комора и кабли отпорни на топлина за да се проценат температурните карактеристики на магнетните материјали.
Подобрите мобилни телефони, понапредните системи за помош на возачот и побрзите лаптопи се потпираат на континуиран напредок во широк опсег на технологии. Можеме да го мериме напредокот на јазлите на полупроводничките процеси, но низа технологии за поддршка брзо се развиваат за да овозможат овие нови процеси да бидат ставени во употреба.
Најновите достигнувања во науката за материјали и нанотехнологијата овозможија да се произведат материјали со подобри диелектрични и магнетни својства од претходно. Сепак, мерењето на овие достигнувања е комплициран процес, особено затоа што нема потреба од интеракција помеѓу материјалите и тела на кои тие се инсталирани.
Добро осмислените инструменти и тела можат да надминат многу од овие проблеми и да донесат сигурни, повторливи и ефикасни мерења на својствата на диелектричните и магнетните материјали на корисниците кои немаат специфична експертиза во овие области. Резултатот треба да биде побрзо распоредување на напредни материјали низ електронскиот екосистем.
„Electronic Weekly“ соработуваше со RS Grass Roots за да се фокусира на воведување на најпаметните млади електронски инженери во ОК денес.
Испратете ги нашите вести, блогови и коментари директно во вашето сандаче! Регистрирајте се за е-неделен билтен: стил, гуру на гаџети и дневни и неделни прегледи.
Прочитајте го нашиот специјален додаток кој ја слави 60-годишнината од Electronic Weekly и со нетрпение очекувајте ја иднината на индустријата.
Прочитајте го првото издание на Electronic Weekly онлајн: 7 септември 1960 година. Го скениравме првото издание за да можете да уживате во него.
Прочитајте го нашиот специјален додаток кој ја слави 60-годишнината од Electronic Weekly и со нетрпение очекувајте ја иднината на индустријата.
Прочитајте го првото издание на Electronic Weekly онлајн: 7 септември 1960 година. Го скениравме првото издание за да можете да уживате во него.
Слушајте го овој подкаст и слушајте го Четан Khona (директор за индустрија, визија, здравство и наука, Xilinx) како зборува за тоа како Xilinx и индустријата за полупроводници одговараат на потребите на клиентите.
Со користење на оваа веб-локација, вие се согласувате со користење на колачиња. Неделникот на „Електроникс“ е во сопственост на Метрополис Интернешнл Груп Лимитед, членка на Групацијата Метрополис;можете да ја видите нашата политика за приватност и колачиња овде.