hír

Giovanni D'Amore az impedanciaanalizátorok és professzionális lámpatestek használatát tárgyalta a dielektromos és mágneses anyagok jellemzésére.
Megszoktuk, hogy a mobiltelefon-modellek generációitól vagy a félvezető-gyártási folyamat csomópontjaitól származó technológiai fejlődésre gondolunk. Ezek hasznos, rövidített, de homályos előrelépéseket biztosítanak az engedélyezési technológiák terén (például az anyagtudomány területén).
Aki szétszedett egy katódsugárcsöves tévét vagy bekapcsolt egy régi tápegységet, az egy dolgot tud: 20. századi alkatrészekből nem lehet 21. századi elektronikát készíteni.
Például az anyagtudomány és a nanotechnológia gyors fejlődése olyan új anyagokat hozott létre, amelyek rendelkeznek a nagy sűrűségű, nagy teljesítményű induktorok és kondenzátorok építéséhez szükséges jellemzőkkel.
Az ilyen anyagokat használó berendezések fejlesztése megköveteli az elektromos és mágneses tulajdonságok pontos mérését, mint például a permittivitás és a permeabilitás, számos működési frekvencia- és hőmérséklet-tartományban.
A dielektromos anyagok kulcsszerepet játszanak az elektronikai alkatrészekben, például a kondenzátorokban és a szigetelőkben. Egy anyag dielektromos állandója állítható összetételének és/vagy mikroszerkezetének, különösen a kerámiáknak a szabályozásával.
Nagyon fontos az új anyagok dielektromos tulajdonságainak mérése az alkatrészfejlesztési ciklus elején, hogy megjósolhassuk a teljesítményüket.
A dielektromos anyagok elektromos tulajdonságait komplex permittivitásuk jellemzi, amely valós és képzeletbeli részekből áll.
A dielektromos állandó valós része, amelyet dielektromos állandónak is neveznek, az anyag azon képességét jelenti, hogy energiát tárol, ha elektromos térnek van kitéve. Az alacsonyabb dielektromos állandójú anyagokkal összehasonlítva a nagyobb dielektromos állandójú anyagok térfogategységenként több energiát tudnak tárolni. , ami hasznossá teszi őket a nagy sűrűségű kondenzátorokhoz.
Az alacsonyabb dielektromos állandójú anyagok hasznos szigetelőként használhatók jelátviteli rendszerekben, éppen azért, mert nem tudnak nagy mennyiségű energiát tárolni, ezáltal minimálisra csökkentik a jelterjedési késleltetést az általuk szigetelt vezetékeken.
A komplex permittivitás képzeletbeli része a dielektromos anyag által az elektromos térben disszipált energiát képviseli. Ez körültekintő kezelést igényel, nehogy túl sok energia disszipáljon olyan eszközökben, mint például az új dielektromos anyagokból készült kondenzátorok.
A dielektromos állandó mérésére többféle módszer létezik. A párhuzamos lemezes módszer a vizsgálandó anyagot (MUT) két elektróda közé helyezi. Az 1. ábrán látható egyenlet segítségével mérjük meg az anyag impedanciáját és alakítsuk át komplex permittivitássá, amely az anyag vastagságára, valamint az elektróda területére és átmérőjére vonatkozik.
Ezt a módszert elsősorban alacsony frekvenciájú mérésre használják. Bár az elv egyszerű, a pontos mérést nehéz a mérési hibák miatt, különösen az alacsony veszteségű anyagok esetében.
A komplex permittivitás a frekvencia függvényében változik, ezért az üzemi frekvencián kell értékelni. Magas frekvenciákon a mérőrendszer által okozott hibák megnőnek, ami pontatlan méréseket eredményez.
A dielektromos anyag tesztkészülékének (például a Keysight 16451B-nek) három elektródája van. Ezek közül kettő kondenzátort, a harmadik pedig védőelektródát képez. A védőelektródára azért van szükség, mert amikor a két elektróda között elektromos tér jön létre, a elektromos tér fog áramlani a közéjük telepített MUT-n (lásd 2. ábra).
Ennek a peremmezőnek a megléte a MUT dielektromos állandójának hibás méréséhez vezethet. A védőelektróda elnyeli a peremmezőn átfolyó áramot, ezáltal javítja a mérési pontosságot.
Ha meg akarja mérni egy anyag dielektromos tulajdonságait, fontos, hogy csak az anyagot mérje, és semmi mást. Ezért fontos, hogy az anyagminta nagyon lapos legyen, hogy elkerülje a közötte lévő légréseket. elektróda.
Ezt kétféleképpen lehet elérni. Az első az, hogy vékony filmelektródákat viszünk fel a vizsgálandó anyag felületére. A második az, hogy az elektródák közötti kapacitás összehasonlításával származtatjuk a komplex permittivitást, amelyet jelenléte és távolléte esetén mérünk. anyagokból.
A védőelektróda segít javítani a mérési pontosságot alacsony frekvenciákon, de hátrányosan befolyásolhatja az elektromágneses teret magas frekvenciákon.Egyes tesztelők opcionális, dielektromos anyagból készült szerelvényeket kínálnak kompakt elektródákkal, amelyek kiterjeszthetik ennek a mérési technikának a hasznos frekvenciatartományát. segít kiküszöbölni a peremkapacitás hatásait.
A lámpatestek és analizátorok által okozott maradék hibák csökkenthetők szakadási, rövidzárlati és terheléskompenzációval. Egyes impedanciaanalizátorok beépítették ezt a kompenzációs funkciót, amely széles frekvenciatartományban segít pontos méréseket végezni.
A dielektromos anyagok tulajdonságainak a hőmérséklet függvényében történő változásának értékeléséhez hőmérséklet-szabályozott helyiségekre és hőálló kábelekre van szükség. Egyes analizátorok szoftvert biztosítanak a forró cella és a hőálló kábelkészlet vezérléséhez.
A dielektromos anyagokhoz hasonlóan a ferrit anyagok is folyamatosan javulnak, és széles körben használják az elektronikai berendezésekben, mint induktivitáselemek és mágnesek, valamint transzformátorok, mágneses térelnyelők és szupresszorok alkatrészei.
Ezeknek az anyagoknak a legfontosabb jellemzői közé tartozik az áteresztőképesség és a kritikus működési frekvenciákon bekövetkező veszteség. A mágneses anyagból készült rögzítéssel ellátott impedanciaanalizátor pontos és megismételhető méréseket biztosít széles frekvenciatartományban.
A dielektromos anyagokhoz hasonlóan a mágneses anyagok permeabilitása is egy összetett jellemző, amely valós és képzeletbeli részekben fejeződik ki. A valós kifejezés az anyag mágneses fluxust vezető képességét, a képzeletbeli tag pedig az anyag veszteségét jelenti. A nagy mágneses permeabilitással rendelkező anyagok a mágneses rendszer méretének és súlyának csökkentésére használják. A mágneses permeabilitás veszteségkomponense minimálisra csökkenthető a maximális hatékonyság érdekében olyan alkalmazásokban, mint a transzformátorok, vagy maximalizálható olyan alkalmazásokban, mint például az árnyékolás.
A komplex permeabilitást az anyag által alkotott induktor impedanciája határozza meg.Az esetek többségében a frekvencia függvényében változik, ezért az üzemi frekvencián kell jellemezni. Magasabb frekvenciákon a pontos mérés nehézkes az induktor parazita impedanciája miatt. Kis veszteségű anyagoknál az impedancia fázisszöge kritikus, bár a fázismérés pontossága általában nem megfelelő.
A mágneses permeabilitás is változik a hőmérséklettel, ezért a mérőrendszernek képesnek kell lennie a hőmérsékleti jellemzők pontos értékelésére széles frekvenciatartományban.
A komplex permeabilitás a mágneses anyagok impedanciájának mérésével származtatható. Ez úgy történik, hogy néhány vezetéket az anyag köré tekerünk, és megmérjük az impedanciát a huzal végéhez viszonyítva. Az eredmények a huzal feltekerésének módjától és a kölcsönhatástól függően változhatnak. a mágneses mezőt a környező környezettel.
A mágneses anyagvizsgáló készülék (lásd a 3. ábrát) egy egyfordulatú induktivitást biztosít, amely körülveszi a MUT toroid tekercsét. Az egyfordulatú induktivitásban nincs szivárgási fluxus, így a készülékben lévő mágneses mező elektromágneses elmélettel számítható .
Impedancia-/anyagelemzővel együtt használva a koaxiális rögzítőelem és a toroidális MUT egyszerű alakja pontosan kiértékelhető, és széles frekvencialefedettséget érhet el 1 kHz-től 1 GHz-ig.
A mérőrendszer okozta hiba a mérés előtt kiküszöbölhető. Az impedanciaanalizátor által okozott hiba háromtávú hibajavítással kalibrálható. Magasabb frekvenciákon a kis veszteségű kondenzátor kalibráció javíthatja a fázisszög pontosságát.
A fixture további hibaforrást jelenthet, de az esetleges maradék induktivitás kompenzálható a fixture MUT nélküli mérésével.
A dielektromos méréshez hasonlóan hőmérsékleti kamra és hőálló kábelek szükségesek a mágneses anyagok hőmérsékleti jellemzőinek értékeléséhez.
A jobb mobiltelefonok, a fejlettebb vezetőtámogató rendszerek és a gyorsabb laptopok mind a technológiák széles skálájának folyamatos fejlődésén alapulnak. Mérni tudjuk a félvezető folyamat csomópontjainak fejlődését, de számos támogató technológia gyorsan fejlődik, hogy lehetővé tegye ezen új folyamatok megvalósítását. üzembe helyezni.
Az anyagtudomány és a nanotechnológia legújabb vívmányai lehetővé tették a korábbinál jobb dielektromos és mágneses tulajdonságokkal rendelkező anyagok előállítását. Ezeknek a fejlesztéseknek a mérése azonban bonyolult folyamat, különösen azért, mert nincs szükség kölcsönhatásra az anyagok és a rögzítőelemek között. telepítve vannak.
A jól átgondolt műszerek és szerelvények sok ilyen problémát leküzdhetnek, és megbízható, megismételhető és hatékony dielektromos és mágneses anyagtulajdonság-méréseket tesznek lehetővé azoknak a felhasználóknak, akik nem rendelkeznek specifikus szakértelemmel ezeken a területeken. Az eredmény a fejlett anyagok gyorsabb elterjedése lesz az egészben. az elektronikus ökoszisztéma.
Az „Electronic Weekly” együttműködött az RS Grass Roots-szal, hogy az Egyesült Királyság legokosabb fiatal elektronikai mérnökeinek bemutatására összpontosítson.
Küldje el híreinket, blogjainkat és megjegyzéseinket közvetlenül a postafiókjába! Iratkozzon fel az e-heti hírlevélre: stílus, kütyüguru, valamint napi és heti összefoglalók.
Olvassa el az Electronic Weekly 60. évfordulóját ünneplő külön mellékletünket, és várja az iparág jövőjét.
Olvassa el az Electronic Weekly első számát online: 1960. szeptember 7. Az első kiadást beszkenneltük, hogy Ön is élvezhesse.
Olvassa el az Electronic Weekly 60. évfordulóját ünneplő külön mellékletünket, és várja az iparág jövőjét.
Olvassa el az Electronic Weekly első számát online: 1960. szeptember 7. Az első kiadást beszkenneltük, hogy Ön is élvezhesse.
Hallgassa meg ezt a podcastot, és hallgassa meg Chetan Khona (Xilinx ipari, látási, egészségügyi és tudományos igazgatója) előadását arról, hogyan reagál a Xilinx és a félvezetőipar az ügyfelek igényeire.
A weboldal használatával Ön hozzájárul a cookie-k használatához.Az Electronics Weekly tulajdonosa a Metropolis International Group Limited, a Metropolis Group tagja; itt tekintheti meg adatvédelmi és cookie-szabályzatunkat.