balita

Tinalakay ni Giovanni D'Amore ang paggamit ng mga impedance analyzer at propesyonal na mga fixture upang makilala ang mga dielectric at magnetic na materyales.
Nakasanayan na nating mag-isip tungkol sa pag-unlad ng teknolohiya mula sa mga henerasyon ng modelo ng mobile phone o mga node ng proseso ng paggawa ng semiconductor. Nagbibigay ang mga ito ng kapaki-pakinabang na shorthand ngunit hindi malinaw na mga pag-unlad sa mga teknolohiyang nagbibigay-daan (gaya ng larangan ng agham ng mga materyales).
Ang sinumang naghiwalay ng CRT TV o nagbukas ng lumang supply ng kuryente ay makakaalam ng isang bagay: Hindi ka maaaring gumamit ng mga bahagi ng ika-20 siglo upang makagawa ng ika-21 siglong electronics.
Halimbawa, ang mabilis na pag-unlad sa mga materyales sa agham at nanotechnology ay lumikha ng mga bagong materyales na may mga katangiang kailangan para makabuo ng high-density, high-performance inductors at capacitors.
Ang pagbuo ng kagamitan gamit ang mga materyales na ito ay nangangailangan ng tumpak na pagsukat ng mga electrical at magnetic na katangian, tulad ng permittivity at permeability, sa isang hanay ng mga operating frequency at mga saklaw ng temperatura.
Ang mga dielectric na materyales ay may mahalagang papel sa mga elektronikong bahagi tulad ng mga capacitor at insulator. Ang dielectric constant ng isang materyal ay maaaring iakma sa pamamagitan ng pagkontrol sa komposisyon at/o microstructure nito, lalo na sa mga keramika.
Napakahalaga na sukatin ang mga katangian ng dielectric ng mga bagong materyales nang maaga sa siklo ng pag-unlad ng bahagi upang mahulaan ang kanilang pagganap.
Ang mga de-koryenteng katangian ng mga dielectric na materyales ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang kumplikadong permittivity, na binubuo ng tunay at haka-haka na mga bahagi.
Ang tunay na bahagi ng dielectric constant, na tinatawag ding dielectric constant, ay kumakatawan sa kakayahan ng isang materyal na mag-imbak ng enerhiya kapag sumailalim sa isang electric field. , na ginagawang kapaki-pakinabang ang mga ito para sa mga high-density capacitor.
Ang mga materyales na may mas mababang mga dielectric constant ay maaaring gamitin bilang mga kapaki-pakinabang na insulator sa mga sistema ng paghahatid ng signal, tiyak dahil hindi sila makapag-imbak ng malaking halaga ng enerhiya, sa gayon ay pinapaliit ang pagkaantala ng pagpapalaganap ng signal sa pamamagitan ng anumang mga wire na insulated ng mga ito.
Ang haka-haka na bahagi ng kumplikadong permittivity ay kumakatawan sa enerhiya na nawawala ng dielectric na materyal sa electric field. Nangangailangan ito ng maingat na pamamahala upang maiwasan ang pag-aalis ng masyadong maraming enerhiya sa mga device tulad ng mga capacitor na ginawa gamit ang mga bagong dielectric na materyales na ito.
Mayroong iba't ibang mga paraan ng pagsukat ng dielectric constant. Ang parallel plate method ay naglalagay ng materyal sa ilalim ng pagsubok (MUT) sa pagitan ng dalawang electrodes. Ang equation na ipinapakita sa Figure 1 ay ginagamit upang sukatin ang impedance ng materyal at i-convert ito sa isang kumplikadong permittivity, na kung saan ay tumutukoy sa kapal ng materyal at ang lugar at diameter ng elektrod.
Ang paraang ito ay pangunahing ginagamit para sa mababang dalas ng pagsukat. Bagama't ang prinsipyo ay simple, ang tumpak na pagsukat ay mahirap dahil sa mga error sa pagsukat, lalo na para sa mababang pagkawala ng mga materyales.
Ang kumplikadong permittivity ay nag-iiba sa dalas, kaya dapat itong suriin sa dalas ng pagpapatakbo. Sa mataas na mga frequency, ang mga error na dulot ng sistema ng pagsukat ay tataas, na nagreresulta sa hindi tumpak na mga sukat.
Ang dielectric material test fixture (tulad ng Keysight 16451B) ay may tatlong electrodes. Dalawa sa mga ito ang bumubuo ng capacitor, at ang pangatlo ay nagbibigay ng protective electrode. Ang protective electrode ay kinakailangan dahil kapag ang isang electric field ay naitatag sa pagitan ng dalawang electrodes, bahagi ng ang electric field ay dadaloy sa MUT na naka-install sa pagitan ng mga ito (tingnan ang Larawan 2).
Ang pagkakaroon ng fringe field na ito ay maaaring humantong sa maling pagsukat ng dielectric constant ng MUT. Ang proteksyon electrode ay sumisipsip ng kasalukuyang dumadaloy sa fringe field, at sa gayo'y nagpapabuti sa katumpakan ng pagsukat.
Kung nais mong sukatin ang mga katangian ng dielectric ng isang materyal, mahalaga na sukatin mo lamang ang materyal at wala nang iba pa. Dahil dito, mahalagang tiyakin na ang sample ng materyal ay napaka-flat upang maalis ang anumang mga puwang ng hangin sa pagitan nito at ng elektrod.
Mayroong dalawang mga paraan upang makamit ito. Ang una ay ang paglalagay ng manipis na mga electrodes ng pelikula sa ibabaw ng materyal na susuriin. Ang pangalawa ay upang makuha ang kumplikadong permittivity sa pamamagitan ng paghahambing ng kapasidad sa pagitan ng mga electrodes, na sinusukat sa presensya at kawalan ng mga materyales.
Nakakatulong ang guard electrode na pahusayin ang katumpakan ng pagsukat sa mababang frequency, ngunit maaari itong makaapekto sa electromagnetic field sa matataas na frequency. Ang ilang tester ay nagbibigay ng opsyonal na dielectric material fixtures na may mga compact electrodes na maaaring pahabain ang kapaki-pakinabang na hanay ng frequency ng pamamaraan ng pagsukat na ito. Maaari din ang software makatulong na alisin ang mga epekto ng fringing capacitance.
Ang mga natitirang error na dulot ng mga fixture at analyzer ay maaaring mabawasan ng open circuit, short circuit at load compensation. Ang ilang impedance analyzer ay may built-in na compensation function na ito, na tumutulong upang makagawa ng mga tumpak na sukat sa isang malawak na hanay ng frequency.
Ang pagsusuri kung paano nagbabago ang mga katangian ng mga dielectric na materyales sa temperatura ay nangangailangan ng paggamit ng mga kuwartong kinokontrol sa temperatura at mga cable na lumalaban sa init. Ang ilang mga analyzer ay nagbibigay ng software upang makontrol ang hot cell at heat-resistant cable kit.
Tulad ng mga dielectric na materyales, ang mga ferrite na materyales ay patuloy na nagpapabuti, at malawak na ginagamit sa mga elektronikong kagamitan bilang mga bahagi ng inductance at magnet, pati na rin ang mga bahagi ng mga transformer, magnetic field absorbers at suppressor.
Kabilang sa mga pangunahing katangian ng mga materyales na ito ang kanilang permeability at pagkawala sa mga kritikal na operating frequency. Ang isang impedance analyzer na may magnetic material fixture ay maaaring magbigay ng tumpak at nauulit na mga sukat sa isang malawak na hanay ng frequency.
Tulad ng mga dielectric na materyales, ang pagkamatagusin ng mga magnetic na materyales ay isang kumplikadong katangian na ipinahayag sa tunay at haka-haka na mga bahagi. Ang tunay na termino ay kumakatawan sa kakayahan ng materyal na magsagawa ng magnetic flux, at ang haka-haka na termino ay kumakatawan sa pagkawala sa materyal. Ang mga materyal na may mataas na magnetic permeability ay maaaring ginagamit upang bawasan ang laki at bigat ng magnetic system. Ang pagkawala ng bahagi ng magnetic permeability ay maaaring i-minimize para sa maximum na kahusayan sa mga application tulad ng mga transformer, o maximize sa mga application tulad ng shielding.
Ang kumplikadong pagkamatagusin ay tinutukoy ng impedance ng inductor na nabuo ng materyal. Sa karamihan ng mga kaso, ito ay nag-iiba sa dalas, kaya dapat itong mailalarawan sa dalas ng pagpapatakbo. Sa mas mataas na mga frequency, ang tumpak na pagsukat ay mahirap dahil sa parasitic impedance ng kabit.Para sa mga materyales na mababa ang pagkawala, ang anggulo ng bahagi ng impedance ay kritikal, bagaman ang katumpakan ng pagsukat ng bahagi ay karaniwang hindi sapat.
Ang magnetic permeability ay nagbabago rin sa temperatura, kaya ang sistema ng pagsukat ay dapat na tumpak na suriin ang mga katangian ng temperatura sa isang malawak na hanay ng dalas.
Ang kumplikadong permeability ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagsukat ng impedance ng mga magnetic na materyales. Ginagawa ito sa pamamagitan ng pagbabalot ng ilang wire sa paligid ng materyal at pagsukat ng impedance na may kaugnayan sa dulo ng wire. Maaaring mag-iba ang mga resulta depende sa kung paano nasugatan ang wire at ang pakikipag-ugnayan ng magnetic field kasama ang nakapaligid na kapaligiran nito.
Ang magnetic material test fixture (tingnan ang Figure 3) ay nagbibigay ng single-turn inductor na pumapalibot sa toroidal coil ng MUT. Walang leakage flux sa single-turn inductance, kaya ang magnetic field sa fixture ay maaaring kalkulahin ng electromagnetic theory .
Kapag ginamit kasabay ng isang impedance/material analyzer, ang simpleng hugis ng coaxial fixture at ang toroidal MUT ay maaaring tumpak na masuri at makakamit ang malawak na frequency coverage mula 1kHz hanggang 1GHz.
Ang error na dulot ng sistema ng pagsukat ay maaaring alisin bago ang pagsukat. Ang error na dulot ng impedance analyzer ay maaaring i-calibrate sa pamamagitan ng tatlong-matagalang error correction.
Ang kabit ay maaaring magbigay ng isa pang pinagmumulan ng error, ngunit ang anumang natitirang inductance ay maaaring mabayaran sa pamamagitan ng pagsukat ng kabit nang walang MUT.
Tulad ng pagsukat ng dielectric, ang isang silid ng temperatura at mga kable na lumalaban sa init ay kinakailangan upang suriin ang mga katangian ng temperatura ng mga magnetic na materyales.
Ang mas mahusay na mga mobile phone, mas advanced na mga sistema ng tulong sa pagmamaneho at mas mabilis na mga laptop ay umaasa lahat sa patuloy na pag-unlad sa malawak na hanay ng mga teknolohiya. Masusukat natin ang progreso ng mga semiconductor process node, ngunit ang isang serye ng mga sumusuportang teknolohiya ay mabilis na umuunlad upang maging ang mga bagong prosesong ito. gamitin.
Ang pinakabagong mga pag-unlad sa mga materyales sa agham at nanotechnology ay naging posible upang makabuo ng mga materyales na may mas mahusay na dielectric at magnetic na mga katangian kaysa dati. Gayunpaman, ang pagsukat sa mga pagsulong na ito ay isang kumplikadong proseso, lalo na dahil walang pangangailangan para sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga materyales at mga fixture kung saan sila ay naka-install.
Ang mga instrumento at fixture na pinag-isipang mabuti ay maaaring madaig ang marami sa mga problemang ito at magdala ng maaasahan, mauulit at mahusay na mga sukat ng ari-arian ng dielectric at magnetic na materyal sa mga user na walang partikular na kadalubhasaan sa mga larangang ito. Ang resulta ay dapat na mas mabilis na pag-deploy ng mga advanced na materyales sa buong lugar. ang electronic ecosystem.
Nakipagtulungan ang "Electronic Weekly" sa RS Grass Roots para tumuon sa pagpapakilala sa pinakamagagandang kabataang electronic engineer sa UK ngayon.
Direktang ipadala ang aming mga balita, blog at komento sa iyong inbox! Mag-sign up para sa e-weekly newsletter: style, gadget guru, at araw-araw at lingguhang pag-ikot.
Basahin ang aming espesyal na suplemento na nagdiriwang ng ika-60 anibersaryo ng Electronic Weekly at umasa sa hinaharap ng industriya.
Basahin ang unang isyu ng Electronic Weekly online: Setyembre 7, 1960. Na-scan namin ang unang edisyon para ma-enjoy mo ito.
Basahin ang aming espesyal na suplemento na nagdiriwang ng ika-60 anibersaryo ng Electronic Weekly at umasa sa hinaharap ng industriya.
Basahin ang unang isyu ng Electronic Weekly online: Setyembre 7, 1960. Na-scan namin ang unang edisyon para ma-enjoy mo ito.
Makinig sa podcast na ito at makinig kay Chetan Khona (Director of Industry, Vision, Healthcare and Science, Xilinx) na nagsasalita tungkol sa kung paano tumugon ang Xilinx at ang industriya ng semiconductor sa mga pangangailangan ng customer.
Sa paggamit ng website na ito, sumasang-ayon ka sa paggamit ng cookies. Ang Electronics Weekly ay pagmamay-ari ng Metropolis International Group Limited, isang miyembro ng Metropolis Group; maaari mong tingnan ang aming patakaran sa privacy at cookie dito.