電介質(zhì)材料的介電常數(shù)及損耗的頻率特性.ppt

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電介質(zhì)材料的介電常數(shù)及損耗的頻率特性 一 實驗目的 二 實驗儀器 三 實驗原理 四 操作步驟 五 數(shù)據(jù)處理 一 實驗目的 1 熟練掌握MODELTH2816型寬頻LCR數(shù)字電橋的使用 2 測量幾種介質(zhì)材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切 tan 與頻率的關系 從而了解它們的 tan 的頻率特性 二 實驗儀器 TH2816型寬頻LCR數(shù)字電橋 樣品 三 實驗原理 介電常數(shù) 又稱電容率 是電位移D與電場強度E之比 D E 其單位為F m 真空的介電常數(shù)F m 而相對介電常數(shù)為同一尺寸的電容器中充入電介質(zhì)時的電容和不充入電介質(zhì)時真空下的電容之比 介電常數(shù)小的電介質(zhì) 其分子為非極性或弱極性結構 介電常數(shù)大的電介質(zhì) 其分子為極性或強極性結構 在交變電場作用下 電介質(zhì)的介電常數(shù)為復數(shù) 復介電常數(shù)的實部與上述介電常數(shù)的意義是一致的 而虛部表示損耗 介質(zhì)的介電損耗是指由于導電或交變電場中極化弛豫過程在電介質(zhì)中引起的功率損耗 這一功率損耗是通過熱耗散把電場的電能消耗掉的結果 電介質(zhì)的介電損耗一般用損耗角正切tan 表示 并定義為 在直流電場下 電介質(zhì)內(nèi)只有泄漏電流所產(chǎn)生的電導損耗 但在交變電場中 除電導損耗外還存在著各種形式的極化所產(chǎn)生的損耗 即松弛極化損耗 此時 復介電常數(shù)的虛部與實部的比值 即為介電損耗值 即 又稱介質(zhì)損耗因數(shù) 是電介質(zhì)的電位移D由于極化弛豫而落后電場E的一個相位角 由于介質(zhì)的各種極化機構在不同的頻率范圍有不同的響應和不同頻率下產(chǎn)生不同的電導率 所以介質(zhì)的介電常數(shù)和介電損耗都是隨頻率的變化而變化 如不考慮邊緣效應 平板試樣的電容量可用下式表示 1 式中s 電極的面積 米2 d 介質(zhì)的厚度 米 r 介質(zhì)材料的相對介電常數(shù) 將 0的值代入 1 式 得到 由此得 如果電極呈圓形 當其直徑為D米時 介電常數(shù)的計算公式如下 其所用單位d 米 pF D 米 四 操作步驟 1 接通電源 電橋開始自檢 自檢結束后 面板顯示 顯示A C 電容 顯示B D 即損耗tan 顯示C F 顯示 1 00kHz 速度 慢 40msA D積分時間 讀數(shù) 直讀等效 串聯(lián)偏置 OFF方式 連續(xù)量程 自動打印 OFF 2 使用按鍵 顯示A 顯示B 在LCR上選擇測試參數(shù) 如果需要測量的是電容C和損耗tan 則不需要另外選擇 等待儀器穩(wěn)定20分鐘后 對儀器進行清 0 3 將被測圓形陶瓷片接在測試夾具上 并將樣品由測試架引出的兩極接入LCR數(shù)字電橋 4 選擇合適的等效方式 按 等效 鍵即可選擇串 并聯(lián)或自動等效方式 即將被測器件看作是串聯(lián)或并聯(lián)的等效方式 當選擇 自動 時 儀器將自動選擇 5 選擇不同的測量頻率 測出不同頻率下的電容C和損耗tg 的值 可設置的頻率范圍為 20Hz 150kHz 6 再分別將內(nèi)偏調(diào)到5V 10V重復測量 五 數(shù)據(jù)處理 由測量數(shù)據(jù) 進行轉換 C 用origin軟件繪圖 繪出 f和tg f關系曲線 對所得曲線進行分析 分析 tan 與頻率變化的原因 并分析產(chǎn)生誤差的可能性 比較不同偏壓下的 tg 與頻率關系曲線的異同 并分析原因