haberler

Giovanni D'Amore, dielektrik ve manyetik malzemeleri karakterize etmek için empedans analizörlerinin ve profesyonel donanımların kullanımını tartıştı.
Cep telefonu modeli nesillerinden veya yarı iletken üretim süreci düğümlerinden kaynaklanan teknolojik ilerlemeleri düşünmeye alışkınız. Bunlar, teknolojilere olanak sağlamada (malzeme bilimi alanı gibi) yararlı kısa yol ancak belirsiz ilerlemeler sağlar.
Bir CRT TV'yi parçalayan veya eski bir güç kaynağını çalıştıran herkes bir şeyi bilir: 21. yüzyıl elektroniklerini yapmak için 20. yüzyıl bileşenlerini kullanamazsınız.
Örneğin, malzeme bilimi ve nanoteknolojideki hızlı gelişmeler, yüksek yoğunluklu, yüksek performanslı indüktörler ve kapasitörler oluşturmak için gereken özelliklere sahip yeni malzemeler yarattı.
Bu malzemeleri kullanan ekipmanların geliştirilmesi, çeşitli çalışma frekansları ve sıcaklık aralıklarında geçirgenlik ve geçirgenlik gibi elektriksel ve manyetik özelliklerin doğru şekilde ölçülmesini gerektirir.
Dielektrik malzemeler, kapasitörler ve yalıtkanlar gibi elektronik bileşenlerde önemli bir rol oynar. Bir malzemenin dielektrik sabiti, özellikle seramik olmak üzere bileşimini ve/veya mikro yapısını kontrol ederek ayarlanabilir.
Performanslarını tahmin etmek için yeni malzemelerin dielektrik özelliklerini bileşen geliştirme döngüsünün başlarında ölçmek çok önemlidir.
Dielektrik malzemelerin elektriksel özellikleri, gerçek ve sanal parçalardan oluşan karmaşık geçirgenlikleriyle karakterize edilir.
Dielektrik sabiti olarak da adlandırılan dielektrik sabitinin gerçek kısmı, bir malzemenin bir elektrik alanına maruz kaldığında enerji depolama yeteneğini temsil eder. Daha düşük dielektrik sabiti olan malzemelerle karşılaştırıldığında, daha yüksek dielektrik sabiti olan malzemeler birim hacim başına daha fazla enerji depolayabilir. Bu da onları yüksek yoğunluklu kapasitörler için kullanışlı kılar.
Daha düşük dielektrik sabitine sahip malzemeler, sinyal iletim sistemlerinde faydalı yalıtkanlar olarak kullanılabilir, çünkü büyük miktarlarda enerji depolayamazlar, böylece kendileriyle yalıtılan herhangi bir kablo aracılığıyla sinyal yayılma gecikmesi en aza indirilir.
Karmaşık geçirgenliğin hayali kısmı, elektrik alanında dielektrik malzeme tarafından dağıtılan enerjiyi temsil eder. Bu, bu yeni dielektrik malzemelerle yapılan kapasitörler gibi cihazlarda çok fazla enerjinin dağıtılmasını önlemek için dikkatli bir yönetim gerektirir.
Dielektrik sabitini ölçmenin çeşitli yöntemleri vardır. Paralel plaka yöntemi, malzemeyi iki elektrot arasında teste (MUT) tabi tutar. Şekil 1'de gösterilen denklem, malzemenin empedansını ölçmek ve bunu karmaşık bir geçirgenliğe dönüştürmek için kullanılır. malzemenin kalınlığını ve elektrotun alanını ve çapını ifade eder.
Bu yöntem esas olarak düşük frekans ölçümü için kullanılır. Prensip basit olmasına rağmen, özellikle düşük kayıplı malzemeler için ölçüm hataları nedeniyle doğru ölçüm zordur.
Karmaşık geçirgenlik frekansa göre değişir, bu nedenle çalışma frekansında değerlendirilmelidir. Yüksek frekanslarda ölçüm sisteminden kaynaklanan hatalar artacak ve hatalı ölçümlere neden olacaktır.
Dielektrik malzeme test cihazının (Keysight 16451B gibi) üç elektrodu vardır. Bunlardan ikisi bir kapasitör oluşturur ve üçüncüsü koruyucu bir elektrot sağlar. Koruyucu elektrot gereklidir çünkü iki elektrot arasında bir elektrik alanı oluşturulduğunda, elektrotun bir kısmı elektrik alanı aralarında kurulu MUT'tan akacaktır (bkz. Şekil 2).
Bu sınır alanının varlığı, MUT'un dielektrik sabitinin hatalı ölçümüne yol açabilir. Koruma elektrodu, sınır alanından akan akımı emerek ölçüm doğruluğunu artırır.
Bir malzemenin dielektrik özelliklerini ölçmek istiyorsanız, yalnızca malzemeyi ölçmeniz ve başka hiçbir şeyi ölçmemeniz önemlidir. Bu nedenle, malzeme numunesi ile malzeme arasındaki hava boşluklarını ortadan kaldırmak için çok düz olduğundan emin olmak önemlidir. elektrot.
Bunu başarmanın iki yolu vardır. Birincisi, test edilecek malzemenin yüzeyine ince film elektrotları uygulamaktır. İkincisi, elektrotların varlığında ve yokluğunda ölçülen kapasitansı karşılaştırarak karmaşık geçirgenliği elde etmektir. malzemelerden.
Koruma elektrodu, düşük frekanslarda ölçüm doğruluğunun iyileştirilmesine yardımcı olur, ancak yüksek frekanslarda elektromanyetik alanı olumsuz yönde etkileyebilir. Bazı test cihazları, bu ölçüm tekniğinin faydalı frekans aralığını genişletebilen kompakt elektrotlara sahip isteğe bağlı dielektrik malzeme fikstürleri sağlar. Yazılım ayrıca saçak kapasitansının etkilerini ortadan kaldırmaya yardımcı olur.
Armatürlerin ve analizörlerin neden olduğu artık hatalar, açık devre, kısa devre ve yük kompanzasyonuyla azaltılabilir. Bazı empedans analizörleri, geniş bir frekans aralığında doğru ölçümler yapılmasına yardımcı olan bu kompanzasyon fonksiyonunu yerleşik olarak içerir.
Dielektrik malzemelerin özelliklerinin sıcaklıkla nasıl değiştiğini değerlendirmek, sıcaklık kontrollü odaların ve ısıya dayanıklı kabloların kullanılmasını gerektirir. Bazı analizörler, sıcak hücreyi ve ısıya dayanıklı kablo kitini kontrol etmek için yazılım sağlar.
Dielektrik malzemeler gibi, ferrit malzemeler de sürekli olarak gelişmektedir ve elektronik ekipmanlarda endüktans bileşenleri ve mıknatısların yanı sıra transformatör bileşenleri, manyetik alan emiciler ve bastırıcılar olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.
Bu malzemelerin temel özellikleri arasında geçirgenlik ve kritik çalışma frekanslarındaki kayıplar yer alır. Manyetik malzeme donanımına sahip bir empedans analizörü, geniş bir frekans aralığında doğru ve tekrarlanabilir ölçümler sağlayabilir.
Dielektrik malzemeler gibi, manyetik malzemelerin geçirgenliği de gerçek ve sanal kısımlarla ifade edilen karmaşık bir özelliktir. Gerçek terim, malzemenin manyetik akıyı iletme yeteneğini, sanal terim ise malzemedeki kaybı temsil eder. Yüksek manyetik geçirgenliğe sahip malzemeler, Manyetik sistemin boyutunu ve ağırlığını azaltmak için kullanılır. Manyetik geçirgenliğin kayıp bileşeni, transformatörler gibi uygulamalarda maksimum verimlilik için en aza indirilebilir veya ekranlama gibi uygulamalarda maksimuma çıkarılabilir.
Karmaşık geçirgenlik, malzeme tarafından oluşturulan indüktörün empedansı tarafından belirlenir. Çoğu durumda frekansa göre değişir, bu nedenle çalışma frekansında karakterize edilmelidir. Daha yüksek frekanslarda, parazit empedansı nedeniyle doğru ölçüm zordur. fikstür.Düşük kayıplı malzemeler için, empedansın faz açısı kritiktir, ancak faz ölçümünün doğruluğu genellikle yetersizdir.
Manyetik geçirgenlik de sıcaklıkla birlikte değişir, dolayısıyla ölçüm sistemi geniş bir frekans aralığında sıcaklık özelliklerini doğru bir şekilde değerlendirebilmelidir.
Karmaşık geçirgenlik, manyetik malzemelerin empedansının ölçülmesiyle elde edilebilir. Bu, bazı tellerin malzemenin etrafına sarılması ve telin ucuna göre empedansın ölçülmesiyle yapılır. Sonuçlar, telin nasıl sarıldığına ve etkileşime bağlı olarak değişebilir. Manyetik alanın çevresindeki ortamla ilişkisi.
Manyetik malzeme test fikstürü (bkz. Şekil 3), MUT'un toroidal bobinini çevreleyen tek turlu bir indüktör sağlar. Tek turlu endüktansta sızıntı akısı yoktur, dolayısıyla fikstürdeki manyetik alan elektromanyetik teori ile hesaplanabilir. .
Bir empedans/malzeme analizörü ile birlikte kullanıldığında, koaksiyel fikstürün basit şekli ve toroidal MUT doğru bir şekilde değerlendirilebilir ve 1kHz'den 1GHz'e kadar geniş bir frekans kapsamına ulaşabilir.
Ölçüm sisteminden kaynaklanan hata, ölçümden önce ortadan kaldırılabilir. Empedans analizörünün neden olduğu hata, üç dönemli hata düzeltme yoluyla kalibre edilebilir. Daha yüksek frekanslarda, düşük kayıplı kapasitör kalibrasyonu, faz açısı doğruluğunu iyileştirebilir.
Fikstür başka bir hata kaynağı sağlayabilir, ancak herhangi bir artık endüktans, fikstürün MUT olmadan ölçülmesiyle telafi edilebilir.
Dielektrik ölçümde olduğu gibi, manyetik malzemelerin sıcaklık özelliklerini değerlendirmek için bir sıcaklık odası ve ısıya dayanıklı kablolar gereklidir.
Daha iyi cep telefonları, daha gelişmiş sürücü destek sistemleri ve daha hızlı dizüstü bilgisayarların tümü, çok çeşitli teknolojilerdeki sürekli gelişmelere bağlıdır. Yarı iletken işlem düğümlerinin ilerlemesini ölçebiliyoruz, ancak bu yeni süreçlerin gerçekleştirilebilmesini sağlamak için bir dizi destekleyici teknoloji hızla gelişiyor. kullanıma koymak.
Malzeme bilimi ve nanoteknolojideki en son gelişmeler, eskisinden daha iyi dielektrik ve manyetik özelliklere sahip malzemelerin üretilmesini mümkün kılmıştır. Ancak bu ilerlemelerin ölçülmesi, özellikle malzemeler ve üzerinde bulundukları donanımlar arasında etkileşime gerek olmadığı için karmaşık bir süreçtir. kurulurlar.
İyi düşünülmüş enstrümanlar ve fikstürler bu sorunların çoğunun üstesinden gelebilir ve bu alanlarda özel bir uzmanlığa sahip olmayan kullanıcılara güvenilir, tekrarlanabilir ve etkili dielektrik ve manyetik malzeme özelliği ölçümleri sağlayabilir. Sonuç, gelişmiş malzemelerin daha hızlı bir şekilde dağıtılması olmalıdır. elektronik ekosistem.
“Electronic Weekly”, bugün Birleşik Krallık'taki en parlak genç elektronik mühendislerini tanıtmaya odaklanmak için RS Grass Roots ile işbirliği yaptı.
Haberlerimizi, bloglarımızı ve yorumlarımızı doğrudan gelen kutunuza gönderin! E-haftalık bültene kaydolun: stil, gadget gurusu ve günlük ve haftalık özetler.
Electronic Weekly'nin 60. yıl dönümünü kutlayan özel ekimizi okuyun ve sektörün geleceğini sabırsızlıkla bekleyin.
Electronic Weekly'nin ilk sayısını çevrimiçi okuyun: 7 Eylül 1960. Keyifle okuyabilmeniz için ilk baskıyı taradık.
Electronic Weekly'nin 60. yıl dönümünü kutlayan özel ekimizi okuyun ve sektörün geleceğini sabırsızlıkla bekleyin.
Electronic Weekly'nin ilk sayısını çevrimiçi okuyun: 7 Eylül 1960. Keyifle okuyabilmeniz için ilk baskıyı taradık.
Bu podcast'i dinleyin ve Chetan Khona'nın (Xilinx Endüstri, Vizyon, Sağlık ve Bilim Direktörü) Xilinx ve yarı iletken endüstrisinin müşteri ihtiyaçlarına nasıl yanıt verdiği hakkındaki konuşmasını dinleyin.
Bu web sitesini kullanarak çerezlerin kullanımını kabul etmiş olursunuz. Electronics Weekly, Metropolis Group'un bir üyesi olan Metropolis International Group Limited'e aittir;gizlilik ve çerez politikamızı buradan görüntüleyebilirsiniz.