ziņas

Džovanni D'Amore apsprieda pretestības analizatoru un profesionālu armatūru izmantošanu, lai raksturotu dielektriskos un magnētiskos materiālus.
Mēs esam pieraduši domāt par tehnoloģisko progresu no mobilo tālruņu modeļu paaudzēm vai pusvadītāju ražošanas procesa mezgliem. Tie nodrošina noderīgus saīsinājumus, bet neskaidrus sasniegumus iespējojošo tehnoloģiju jomā (piemēram, materiālu zinātnes jomā).
Ikviens, kurš ir izjaucis CRT televizoru vai ieslēdzis vecu barošanas bloku, zinās vienu: 20. gadsimta komponentus nevar izmantot, lai izgatavotu 21. gadsimta elektroniku.
Piemēram, straujie sasniegumi materiālu zinātnē un nanotehnoloģijās ir radījuši jaunus materiālus ar īpašībām, kas nepieciešamas, lai izveidotu augsta blīvuma, augstas veiktspējas induktors un kondensatorus.
Lai izstrādātu aprīkojumu, kurā izmanto šos materiālus, ir nepieciešams precīzi izmērīt elektriskās un magnētiskās īpašības, piemēram, caurlaidību un caurlaidību dažādās darbības frekvenču un temperatūras diapazonos.
Dielektriskiem materiāliem ir galvenā loma elektroniskos komponentos, piemēram, kondensatoros un izolatoros. Materiāla dielektrisko konstanti var regulēt, kontrolējot tā sastāvu un/vai mikrostruktūru, īpaši keramiku.
Ir ļoti svarīgi izmērīt jaunu materiālu dielektriskās īpašības komponentu izstrādes cikla sākumā, lai prognozētu to veiktspēju.
Dielektrisko materiālu elektriskās īpašības raksturo to kompleksā caurlaidība, kas sastāv no reālām un iedomātām daļām.
Dielektriskās konstantes reālā daļa, ko sauc arī par dielektrisko konstanti, atspoguļo materiāla spēju uzkrāt enerģiju, kad tas tiek pakļauts elektriskā lauka iedarbībai. Salīdzinot ar materiāliem ar zemākām dielektriskajām konstantēm, materiāli ar augstāku dielektrisko konstanti var uzkrāt vairāk enerģijas uz tilpuma vienību. , kas padara tos noderīgus augsta blīvuma kondensatoriem.
Materiālus ar zemākām dielektriskajām konstantēm var izmantot kā noderīgus izolatorus signālu pārraides sistēmās tieši tāpēc, ka tie nevar uzglabāt lielus enerģijas daudzumus, tādējādi samazinot signāla izplatīšanās aizkavi caur jebkuriem vadiem, ko tie izolē.
Kompleksās caurlaidības iedomātā daļa atspoguļo enerģiju, ko dielektriskais materiāls izkliedē elektriskajā laukā. Tas prasa rūpīgu pārvaldību, lai izvairītos no pārāk daudz enerģijas izkliedēšanas tādās ierīcēs kā kondensatori, kas izgatavoti no šiem jaunajiem dielektriskajiem materiāliem.
Ir dažādas dielektriskās konstantes mērīšanas metodes. Paralēlās plāksnes metode novieto testējamo materiālu (MUT) starp diviem elektrodiem. 1. attēlā parādīto vienādojumu izmanto, lai izmērītu materiāla pretestību un pārvērstu to kompleksā caurlaidībā, kas attiecas uz materiāla biezumu un elektroda laukumu un diametru.
Šo metodi galvenokārt izmanto zemfrekvences mērījumiem. Lai gan princips ir vienkāršs, precīzu mērījumu ir grūti veikt mērījumu kļūdu dēļ, īpaši materiāliem ar zemu zudumu.
Kompleksā caurlaidība mainās atkarībā no frekvences, tāpēc tā jānovērtē darba frekvencē. Augstās frekvencēs palielināsies mērījumu sistēmas radītās kļūdas, kā rezultātā mērījumi būs neprecīzi.
Dielektriskā materiāla testa armatūrai (piemēram, Keysight 16451B) ir trīs elektrodi. Divi no tiem veido kondensatoru, bet trešais nodrošina aizsargelektrodu. Aizsargelektrods ir nepieciešams, jo, izveidojot elektrisko lauku starp diviem elektrodiem, daļa no elektriskais lauks plūdīs caur starp tām uzstādīto MUT (sk. 2. attēlu).
Šī malas lauka esamība var izraisīt kļūdainus MUT dielektriskās konstantes mērījumus. Aizsardzības elektrods absorbē strāvu, kas plūst caur malas lauku, tādējādi uzlabojot mērījumu precizitāti.
Ja vēlaties izmērīt materiāla dielektriskās īpašības, ir svarīgi mērīt tikai materiālu un neko citu. Šī iemesla dēļ ir svarīgi nodrošināt, lai materiāla paraugs būtu ļoti plakans, lai novērstu gaisa spraugas starp to un ierīci. elektrodu.
Ir divi veidi, kā to panākt. Pirmais ir plānslāņa elektrodu uzklāšana uz pārbaudāmā materiāla virsmas. Otrais ir kompleksās caurlaidības atvasināšana, salīdzinot elektrodu kapacitāti, ko mēra klātbūtnē un prombūtnē. no materiāliem.
Aizsargelektrods palīdz uzlabot mērījumu precizitāti pie zemām frekvencēm, taču tas var negatīvi ietekmēt elektromagnētisko lauku augstās frekvencēs.Daži testeri nodrošina izvēles dielektrisku materiālu armatūru ar kompaktiem elektrodiem, kas var paplašināt šīs mērīšanas metodes noderīgo frekvenču diapazonu. Programmatūra var arī palīdz novērst nobīdes kapacitātes ietekmi.
Armatūras un analizatoru radītās atlikušās kļūdas var samazināt ar atvērtu ķēdi, īssavienojumu un slodzes kompensāciju. Dažiem pretestības analizatoriem ir iebūvēta šī kompensācijas funkcija, kas palīdz veikt precīzus mērījumus plašā frekvenču diapazonā.
Lai novērtētu, kā dielektrisko materiālu īpašības mainās atkarībā no temperatūras, ir jāizmanto temperatūras regulējamas telpas un karstumizturīgi kabeļi. Daži analizatori nodrošina programmatūru karstās kameras un karstumizturīgo kabeļu komplekta kontrolei.
Tāpat kā dielektriskie materiāli, arī ferīta materiāli nepārtraukti uzlabojas, un tos plaši izmanto elektroniskajās iekārtās kā induktivitātes komponentus un magnētus, kā arī transformatoru, magnētiskā lauka absorbētāju un slāpētāju sastāvdaļas.
Šo materiālu galvenie raksturlielumi ietver to caurlaidību un zudumus kritiskās darbības frekvencēs. Pretestības analizators ar magnētiskā materiāla stiprinājumu var nodrošināt precīzus un atkārtojamus mērījumus plašā frekvenču diapazonā.
Tāpat kā dielektriskiem materiāliem, arī magnētisko materiālu caurlaidība ir sarežģīts raksturlielums, kas izteikts reālās un iedomātās daļās. Reālais termins apzīmē materiāla spēju vadīt magnētisko plūsmu, un iedomātais termins apzīmē materiāla zudumus. Materiāli ar augstu magnētisko caurlaidību var būt izmanto, lai samazinātu magnētiskās sistēmas izmēru un svaru. Magnētiskās caurlaidības zudumu komponentu var samazināt līdz minimumam, lai nodrošinātu maksimālu efektivitāti tādos lietojumos kā transformatori, vai maksimāli palielināt lietojumprogrammās, piemēram, ekranēšanā.
Komplekso caurlaidību nosaka materiāla veidotā induktora pretestība. Vairumā gadījumu tā mainās atkarībā no frekvences, tāpēc tā jāraksturo darba frekvencē. Augstākās frekvencēs precīzu mērījumu ir grūti veikt, jo induktora pretestība ir pretestība. Materiāliem ar zemu zudumu pretestības fāzes leņķis ir kritisks, lai gan fāzes mērījumu precizitāte parasti ir nepietiekama.
Magnētiskā caurlaidība mainās arī līdz ar temperatūru, tāpēc mērīšanas sistēmai jāspēj precīzi novērtēt temperatūras raksturlielumus plašā frekvenču diapazonā.
Sarežģīto caurlaidību var iegūt, izmērot magnētisko materiālu pretestību. Tas tiek darīts, aptinot dažus vadus ap materiālu un izmērot pretestību attiecībā pret stieples galu. Rezultāti var atšķirties atkarībā no stieples uztīšanas un mijiedarbības. magnētisko lauku ar apkārtējo vidi.
Magnētiskā materiāla pārbaudes armatūra (sk. 3. attēlu) nodrošina viena pagrieziena induktors, kas ieskauj MUT toroidālo spoli. Viena pagrieziena induktivitātē nav noplūdes plūsmas, tāpēc armatūras magnētisko lauku var aprēķināt, izmantojot elektromagnētisko teoriju. .
Lietojot kopā ar pretestības/materiāla analizatoru, koaksiālās armatūras un toroidālās MUT vienkāršās formas var precīzi novērtēt un var sasniegt plašu frekvences pārklājumu no 1 kHz līdz 1 GHz.
Mērīšanas sistēmas radīto kļūdu var novērst pirms mērīšanas. Pretestības analizatora radīto kļūdu var kalibrēt, izmantojot trīs termiņu kļūdu labošanu. Augstākās frekvencēs zema zuduma kondensatora kalibrēšana var uzlabot fāzes leņķa precizitāti.
Armatūra var nodrošināt vēl vienu kļūdas avotu, taču jebkuru atlikušo induktivitāti var kompensēt, mērot armatūru bez MUT.
Tāpat kā dielektrisko mērījumu gadījumā, lai novērtētu magnētisko materiālu temperatūras raksturlielumus, ir nepieciešama temperatūras kamera un karstumizturīgi kabeļi.
Labāki mobilie tālruņi, uzlabotas vadītāja palīgsistēmas un ātrāki klēpjdatori ir balstīti uz nepārtrauktu progresu plašā tehnoloģiju klāstā. Mēs varam izmērīt pusvadītāju procesa mezglu progresu, taču strauji attīstās virkne atbalsta tehnoloģiju, lai nodrošinātu šos jaunos procesus. nodot lietošanā.
Jaunākie sasniegumi materiālu zinātnē un nanotehnoloģijās ir ļāvuši ražot materiālus ar labākām dielektriskajām un magnētiskajām īpašībām nekā iepriekš. Tomēr šo sasniegumu mērīšana ir sarežģīts process, jo īpaši tāpēc, ka nav nepieciešama mijiedarbība starp materiāliem un armatūru, uz kuras atrodas tie ir uzstādīti.
Labi pārdomāti instrumenti un armatūra var pārvarēt daudzas no šīm problēmām un nodrošināt uzticamus, atkārtojamus un efektīvus dielektrisko un magnētisko materiālu īpašību mērījumus lietotājiem, kuriem nav īpašu zināšanu šajās jomās. Rezultātam vajadzētu būt ātrākai progresīvu materiālu izvietošanai visā pasaulē. elektroniskā ekosistēma.
“Electronic Weekly” sadarbojās ar RS Grass Roots, lai koncentrētos uz mūsdienu spilgtāko jauno elektronikas inženieru iepazīstināšanu Lielbritānijā.
Nosūtiet mūsu ziņas, emuārus un komentārus tieši uz savu iesūtni! Reģistrējieties e-iknedēļas informatīvajam izdevumam: stila, sīkrīku guru un ikdienas un iknedēļas apkopojumi.
Izlasiet mūsu īpašo pielikumu, atzīmējot Electronic Weekly 60. gadadienu, un gaidiet nozares nākotni.
Lasiet pirmo elektroniskā iknedēļas numuru tiešsaistē: 1960. gada 7. septembris. Mēs esam ieskenējuši pirmo izdevumu, lai jūs varētu to izbaudīt.
Izlasiet mūsu īpašo pielikumu, atzīmējot Electronic Weekly 60. gadadienu, un gaidiet nozares nākotni.
Lasiet pirmo elektroniskā iknedēļas numuru tiešsaistē: 1960. gada 7. septembris. Mēs esam ieskenējuši pirmo izdevumu, lai jūs varētu to izbaudīt.
Klausieties šo Podcast apraidi un klausieties Chetan Khona (Rūpniecības, redzes, veselības aprūpes un zinātnes direktors, Xilinx) runā par to, kā Xilinx un pusvadītāju nozare reaģē uz klientu vajadzībām.
Izmantojot šo vietni, jūs piekrītat sīkdatņu izmantošanai.Electronics Weekly pieder Metropolis International Group Limited, kas ir Metropolis grupas dalībnieks; mūsu privātuma un sīkdatņu politiku varat skatīt šeit.