電子材料性能測試系統(tǒng)的設(shè)計與研發(fā).pdf

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

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

3、可擴展變溫高壓極化裝置；設(shè)計了極化信號調(diào)理器與采集電路；編制軟件實現(xiàn)了多種測試波形的輸出和放大、極化信號的采集、濾波、存儲、電滯回線圖形顯示、特征參數(shù)的計算等。通過反饋提高了系統(tǒng)的準確性，電路的TVS設(shè)計，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)計了動態(tài)電感法微位移測試系統(tǒng)。設(shè)計了極化安全、溫度可調(diào)的微位移測裝置。本系統(tǒng)實現(xiàn)了從室溫至250℃的不同溫度下，不同電壓(1～10kV)驅(qū)動下的微位移測試。利用準靜態(tài)法測

4、試壓電材料的d33，系統(tǒng)達到實驗的精度要求。 (3)設(shè)計了基于自動平衡電橋(LCR)的低溫介電溫度特性測試系統(tǒng)。設(shè)計包括升溫、降溫、保溫系統(tǒng)；線性升溫(1～10℃/min可選)系統(tǒng)；四功位測試系統(tǒng)和與之對應(yīng)的多路模擬開關(guān)系統(tǒng)；編寫了友好的人機交互界面；實現(xiàn)了四功位樣品在同一溫度點(-180℃～250℃可選)不同頻率(20Hz～1Mnz范圍內(nèi)可選，每次可選1～10個頻點)的循環(huán)測試，對數(shù)據(jù)的采集、存儲、圖形顯示的自動化溫度特性測試