Metody stało- i zmiennoprądowe pomiaru właściwości materiałów i

11. Metody stało- i zmiennoprądowe pomiaru właściwości materiałów i elementów
elektronicznych.
Badanie materiałów i elementów elektronicznych poprzez pomiar ich impedancji jest jedną z najbardziej
zaawansowanych elektrycznych metod pomiarowych. Impedancja jest podstawową wielkością
charakteryzującą elektryczne właściwości materiałów i elementów elektronicznych. Mierząc impedancję
struktury elektrycznej metal– próbka – metal można wyznaczyć zarówno parametry objętościowe (σ)
materiału: przewodność i przenikalność elektryczną (ε', ε”) jak i wartości parametrów RLC ( rezystancja,
indukcyjność i pojemność elektryczna) badanej struktury.
Metody pomiaru impedancji polegają na pobudzeniu próbki materiału małym sygnałem o różnych
kształtach i amplitudach a następnie rejestrację ich odpowiedzi. Pozwala to na badanie zjawisk
przewodnictwa i polaryzacji elektrycznej w szerokim zakresie częstotliwości (spektroskopia
impedancyjna). Informacje takie są przydatne zarówno w badaniach nowych materiałów elektronicznych
jak i w badaniach diagnostycznych w procesie wytwarzania struktur elektronicznych.
Metody pomiaru impedancji:
w domenie czasu:
Funkcji skokowej
Sygnały liniowe
Sygnały pseudolosowe
w domenie częstotliwości:
Mostkowe
Rezonansowe
Oscyloskopowe
Detekcji fazoczułej
Analizy odpowiedzi częstotliwościowej
Automatyczne mostki RLC
Analizatory spektrum, sieci
Transformata Kramersa-Kroniga
Odpowiedź
domena
czasu
I(t), Q(t)
Sygnał pobudzający
δ(t) – delta Diraca
1(t) – funkcja skokowa
1+αt – funkcja liniowa
sinωt, cosωt
fukcja gaussowska
impuls wobulowany
funckje losowe:
badany
obiekt
DFT, FFT
Transformata Fouriera
domena
częstoliwości
Z(ω), Y(ω)
prezentacja
graficzna:
wykresy
Bodego,
Nyquista,
Cole-Cole
Itp.
n
∑ sin [(2k 1) ωt +φ]
struktura
modelu
k =1
ε(ω), σ(ω)
parametry materiału
przenikalnośc elektryczna
konduktywność elektryczna
Ilustracja graficzna metod pomiaru elektrycznych właściwości materiałów
estymacja
parametrów
moldelu
Identyfikacja
zjawisk
przewodnictwa
i polaryzacji
elektrycznej