電子材料性能測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā).pdf

1、電子材料在當(dāng)今飛速發(fā)展的高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。這就對(duì)電子材料的性能和使用范圍提出了更高的要求，相應(yīng)的對(duì)電子材料的測(cè)試手段和測(cè)試設(shè)備也提出了更高的要求。電子材料性能測(cè)試設(shè)備包括對(duì)其介電性能、鐵電性能和壓電性能的測(cè)試，而其測(cè)試原理、測(cè)試方法和設(shè)備有明顯區(qū)別。由于多數(shù)國(guó)外設(shè)備昂貴，國(guó)內(nèi)設(shè)備精度和穩(wěn)定性不足，該類電性能測(cè)試系統(tǒng)因其硬件部分復(fù)雜，受樣品限制，且軟硬件聯(lián)接調(diào)控與測(cè)試性能參數(shù)有關(guān)，故國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)多為簡(jiǎn)易

2、搭制，集成性與多功能性較差。國(guó)外成套設(shè)備的價(jià)格昂貴。本著開(kāi)發(fā)高精度和良好穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)研發(fā)了三種電子材料測(cè)試系統(tǒng)--電滯回線測(cè)試系統(tǒng)、微位移測(cè)試系統(tǒng)和低溫介時(shí)溫度特性測(cè)試系統(tǒng)。各系統(tǒng)在功能實(shí)現(xiàn)、性能指標(biāo)和拓展性等方面均達(dá)到了較高水平，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)集成化，達(dá)到了精度高、安全和經(jīng)濟(jì)等目標(biāo)。本文主要研究結(jié)果如下： (1)自行設(shè)計(jì)了高電壓(1～10kV)多種波形激勵(lì)下的電滯回線測(cè)試系統(tǒng)。研發(fā)了溫度范圍為室溫至250℃的安全、封閉、

3、可擴(kuò)展變溫高壓極化裝置；設(shè)計(jì)了極化信號(hào)調(diào)理器與采集電路；編制軟件實(shí)現(xiàn)了多種測(cè)試波形的輸出和放大、極化信號(hào)的采集、濾波、存儲(chǔ)、電滯回線圖形顯示、特征參數(shù)的計(jì)算等。通過(guò)反饋提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，電路的TVS設(shè)計(jì)，高壓源的最大箝位電壓或電流提高了系統(tǒng)的安全性。 (2)設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)電感法微位移測(cè)試系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了極化安全、溫度可調(diào)的微位移測(cè)裝置。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從室溫至250℃的不同溫度下，不同電壓(1～10kV)驅(qū)動(dòng)下的微位移測(cè)試。利用準(zhǔn)靜態(tài)法測(cè)

4、試壓電材料的d33，系統(tǒng)達(dá)到實(shí)驗(yàn)的精度要求。 (3)設(shè)計(jì)了基于自動(dòng)平衡電橋(LCR)的低溫介電溫度特性測(cè)試系統(tǒng)。設(shè)計(jì)包括升溫、降溫、保溫系統(tǒng)；線性升溫(1～10℃/min可選)系統(tǒng)；四功位測(cè)試系統(tǒng)和與之對(duì)應(yīng)的多路模擬開(kāi)關(guān)系統(tǒng)；編寫(xiě)了友好的人機(jī)交互界面；實(shí)現(xiàn)了四功位樣品在同一溫度點(diǎn)(-180℃～250℃可選)不同頻率(20Hz～1Mnz范圍內(nèi)可選，每次可選1～10個(gè)頻點(diǎn))的循環(huán)測(cè)試，對(duì)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、圖形顯示的自動(dòng)化溫度特性測(cè)試