유전체 분광학
응용기술 설명
유전체 분광학은 임피던스 분광학중 하나로서, 매질 또는 샘플의 유전 특성(유전 상수 및 손실 계수)을 주파수의 함수로 특성화합니다. 유전체는 DC에서 전도도가 매우 낮은 전기 절연체입니다. 그러나 분극성으로 인하여 유전체는 저주파 또는 중주파 범위에서 전하를 저장할 수 있습니다. 이러한 용량성(capacitive) 효과는 유전체를 전하 저장 및 분산에 유용하게 만듭니다. 유전체가 사용되는 응용기술은 다음과 같습니다.
- 저손실 전기 부품
- 배터리 및 슈퍼 커패시터와 같은 에너지 저장 장치
- 반도체 소자의 하이-k 및 로우-k 게이트
- 압전 및 강유전 센서 및 트랜스듀서
재료 물리학을 완전히 이해하고 장치 성능을 최적화하기 위해서는 유전체의 임피던스 연구가 필요합니다.
측정 전략
유전체 특성화는 2개의 전극과 접촉한 잘 정의된 형상을 가진 샘플에서 수행됩니다. 일반적으로 평행판 고정 장치(그림 1 참조) 또는 특정 전극 영역과 간격이 있는 침지 프로브를 사용합니다. 이 기하학을 기반으로 R||C 또는 D||C 등가 회로 모델을 설정할 수 있으며 결과적으로 유전 상수(유전율)가 추출됩니다. 그림 1에 표시된 것과 같은 고정 장치는 종종 Q 미터 또는 자동 균형 브리지 기반 기기와 결합됩니다. 그러나 이러한 제품은 저주파수 및 고임피던스에서의 측정이 제한됩니다.
위상-감지 락인 디텍션을 사용하는 직접적인 I-V 측정은 유전체 특성화에 영향을 미치는 한계를 극복할 수 있는 매력적인 방법을 보여줍니다. MFIA 임피던스 분석기 는 2mdeg의 뛰어난 위상 정확도를 유지하면서 최대 1TOhm까지 임피던스를 정확하게 측정할 수 있습니다. 유전체 분광학 은 LabOne ® 기기 제어 소프트웨어의 Sweeper 모듈을 사용하여 간단하게 수행할 수 있습니다(그림 2 참조). 유전 특성의 시간적 변화를 연구하기 위해 LabOne Plotter(그림 3 참조) 또는 데이터 취득 (DAQ) 모듈을 활용하여 시간 영역에서 측정을 수행할 수 있습니다. 저온 유지 장치 또는 오븐과 통합될 수 있는 MFIA와 이러한 도구를 통하여 온도 의존 연구를 지원 합니다. 저주파 실험의 경우 Sweeper를 포함한 모든 LabOne 모듈에서 5MHz에서 1mHz까지의 테스트 신호를 설정할 수 있습니다(그림 4 참조).
그림 4: 에어갭 커패시터의 절대 임피던스(위)와 위상 및 커패시턴스(아래)를 보여주는 LabOne Sweeper 모듈의 이중 트레이스 모드. 애니메이션은 x1000 속도로 실행됩니다.
Product Highlights
취리히인스트루먼트 선택의 이점
- 최저 1mHz 의 넓은 주파수 범위 와 최대 1TOhm의 광범위한 임피던스 값에 걸쳐 유전체를 측정할 수 있습니다 .
- 1-주기 평균화 기능 덕분에 저주파 측정을 신속하게 처리하여 시간을 절약합니다.
- 시간 소모적인 스윕 없이 실시간으로 등가 회로 매개변수를 알아냅니다.
- MFIA의 우수한 위상 정확도와 손실 계수의 낮은 기준선 덕분에 얻은 결과에 대해 높은 신뢰 를 가질 수 있습니다.
- LabOne API 덕분에 기존 유전체 테스트 셋업으로의 통합이 간단 합니다.