L1_materiale_dielectrice.pdf

17
L U C R A R E A N R . 1 LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF 1 .MATERIALE DIELECTRICE SOLIDE 1. Scopul lucrării Scopul lucrării este însuşirea metodei de determinare a permitivităţii complexe relative a materialelor dielectrice solide uzuale şi analiza comportării acesteia în frecvenţă folosind analizorul RF de impedanţă/material, model E4991A. 2. Noţiuni teoretice Dielectricii sunt materiale izolatoare, care se caracterizează prin stări de polarizaţie cu funcţii de utilizare. Prin stare de polarizaţie electrică se înţelege starea materiei caracterizată prin momentul electric al unităţii de volum diferit de zero. Starea de polarizaţie poate fi temporară dacă depinde de intensitatea locală a câmpului electric în care este situat dielectricul şi poate fi de deplasare (electronică sau ionică) sau de orientare dipolară. Indiferent de mecanismul de polarizare, în domeniul liniar, interacţiunea unui dielectric izotrop cu câmpul electric este caracterizată de permitivitatea complexă relativă: r j r E 0 D r (1) (F/m) ω σ j o ε r ε ' jεε ε' ε unde: D este inducţia electrică, E este intensitatea câmpului electric, iar m F / 10 36 1 9 0 , permitivitatea vidului. Dacă un material dielectric cu permitivitatea complexă relativă r , se introduce între armăturile unui condensator care are în vid capacitatea C o , în aproximaţia că liniile de câmp se închid în întregime prin material (efectele de margine sunt neglijabile), admitanţa la bornele condensatorului astfel format are expresia: 0 C r j 0 C r 0 C r j r j 0 C r j Y (2) Schema echivalentă a condensatorului cu material dielectric şi diagrama fazorială sunt date în Figura 1.

description

platforma laborator materiale L1

Transcript of L1_materiale_dielectrice.pdf

Page 1: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF1

.MATERIALE DIELECTRICE SOLIDE

1. Scopul lucrării

Scopul lucrării este însuşirea metodei de determinare a permitivităţii complexe relative a materialelor dielectrice solide uzuale şi analiza comportării acesteia în frecvenţă folosind analizorul RF de impedanţă/material, model E4991A.

2. Noţiuni teoretice

Dielectricii sunt materiale izolatoare, care se caracterizează prin stări de polarizaţie cu funcţii de utilizare. Prin stare de polarizaţie electrică se înţelege starea materiei caracterizată prin momentul electric al unităţii de volum diferit de zero. Starea de polarizaţie poate fi temporară dacă depinde de intensitatea locală a câmpului electric în care este situat dielectricul şi poate fi de deplasare (electronică sau ionică) sau de orientare dipolară. Indiferent de mecanismul de polarizare, în domeniul liniar, interacţiunea unui dielectric izotrop cu câmpul electric este caracterizată de permitivitatea complexă relativă:

rjrE0

Dr

(1)

(F/m)ω

σjoεrε'jεεε'ε

unde: D este inducţia electrică, E este intensitatea câmpului electric, iar

mF /1036

1 90

, permitivitatea vidului.

Dacă un material dielectric cu permitivitatea complexă relativă r, se introduce între armăturile unui condensator care are în vid capacitatea Co, în aproximaţia că liniile de câmp se închid în întregime prin material (efectele de margine sunt neglijabile), admitanţa la bornele condensatorului astfel format are expresia:

0

Crj0

Cr0Crjrj

0CrjY (2)

Schema echivalentă a condensatorului cu material dielectric şi diagrama fazorială sunt date în Figura 1.

Page 2: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF2

Din schema echivalentă se observă că partea reală a permitivităţii complexe relative caracterizează dielectricul din punct de vedere al proprietăţilor sale de a se polariza (indiferent de mecanismul de polarizare) şi are ca efect creşterea de '

r ori a capacităţii condensatorului la aceleaşi dimensiuni geometrice, capacitatea condensatorului obţinut fiind :

Ce = ' rCo (3)

Figura 1. Schema echivalentă şi diagrama fazorială pentru un condensator cu

dielectric între armături

Partea imaginară a permitivităţii complexe relative ''r, caracterizează

dielectricul din punct de vedere al pierderilor de energie în material, pierderi modelate prin rezistenţa

0r

e C

1R

(4)

În diagrama fazorială din Figura 1, unghiul este unghiul dintre tensiunea U aplicată condensatorului şi curentul I care îl străbate. Complementarul unghiului de fazaj se numeşte unghi de pierderi şi se notează cu .

Se defineşte tangenta unghiului de pierderi a materialului dielectric, ca fiind raportul:

r

r

0r

0r

eeC

R

C

R

r

a

C

C

RC

1

I

I

IU

IU

P

Ptg

(5)

unde: Pa: puterea activă la bornele condensatoruluiPr: puterea reactivă la bornele condensatorului

Inversul tangentei unghiului de pierderi se numeşte factor de calitate al materialului dielectric şi se notează cu

r

rCRtg

1Q

(6)

Permitivitatea complexă relativă poate fi pusă şi sub forma:

Page 3: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF3

tgj1j1 '

r'

r

"

r'

rr (7)

În acest caz, partea imaginară ne dă o informaţie completă asupra pierderilor totale (pierderi prin polarizare, pierderi prin conducţie electrică, pierderi prin ionizare) în dielectric. Din punct de vedere al utilizatorului de componente, pentru materialul dielectric aceşti doi parametri 'r şi tg sunt esenţiali.

Datorită structurii fizice şi fenomenelor complexe ce se petrec în dielectric când asupra acestuia se aplică un câmp electric, permitivitatea dielectrică reală ' şi tangenta unghiului de pierderi tg sunt dependente puternic de frecvenţă şi temperatură.

În Tabelul 1 sunt date caracteristicile tipice ale câtorva materiale studiate în lucrare (măsurate la = 20 ºC si f = 50 Hz), iar în Figurile 2 şi 3 este prezentată dependenţa de frecvenţă a permitivităţii, '

r si a tangentei unghiului de pierderi, tg, la temperatura constantă de º= 20 ºC, pentru 2 materiale dielectrice uzuale: polietilentereftalat şi policarbonat.Tabelul 1

Material Tip de polarizare 'r tg

Polietilentereftalat polarizare de orientare 3 (45)·10-3

Polimetacrilat de

metil (plexiglas)" 3,5 0,020,08

Policarbonat " 3 (812)·10-4

Hârtie de conden-

sator" 6,6 (67)·10-3

Politetrafluretilenă

(teflon)

polarizare de deplasare

electronică1,92,2 (14)·10-4

Figura 2. Dependenţa de frecvenţă a lui r' si tg

pentru polietilentereftalat la temperatura de 200C

Figura 3. Dependenţa de frecvenţă a lui r' si tg

pentru policarbonat la temperatura de 200C

Page 4: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF4

Materialele izolante (exemplu: sarea Seignette, titanatul de bariu) nu sunt în realitate dielectrici ideali deoarece în ei apar mici curenţi de conducţie care produc pierderi în dielectric şi încălzirea acestuia) sau prezintă fenomenul de histerezis dielectric caracterizat printr-o dependenţă neliniară dintre sarcina q de pe armături şi tensiunea U aplicată condensatorului. Fenomenul de histerezis dielectric constă de fapt în rămânerea în urmă a inducţiei în raport cu câmpul electric, dependenţa q(U) reprezentând la altă scară dependenţa D(E) aşa cum rezultă din legea fluxului electric şi din relaţia de definiţie a tensiunii:

UdlE

qdAD

21

Figura 2. Ciclul de histerezis

Caracteristica q(U) pune în evidenţă proprietăţi remanente ale substanţelor numite seignettoelectrice sau feroelectrice. Ea reprezintă ciclul de încărcare al condensatorului, în timp ce relaţia D = D(E) reprezintă ciclul de polarizare electrică. Forma ciclului dinamic de histerezis depinde şi de conductivitatea dielectricului.

3. Scurtă prezentare a aparaturii de măsură şi control

3.1 DestinaţiaAparatul de măsură şi control cu ajutorul căruia se execută măsurarea

permitivităţii complexe relative a materialelor dielectrice este Analizorul RF de impedanţă/material, model E 4991A. Acesta este folosit pentru măsurarea impedanţei, a permitivităţii complexe relative a materialelor dielectrice şi a permeabilităţii magnetice relative a materialelor magnetice. Lucrarea se ocupă de măsurarea permitivităţii complexe relative a materialelor dielectrice solide într-o gamă largă de frecvenţe.

Page 5: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF5

3.2 Configuraţia analizorului pentru măsurarea permitivităţii materialelor dielectrice

În scopul măsurării permitivităţii complexe relative a materialelor dielectrice, analizorul de materiale E 4991A foloseşte următoarele accesorii: capul de test E4991A, dispozitivul de fixare a materialelor dielectrice 16453A, suportul de fixare, tastatura, penseta, mouse-ul, proba standard de material dielectric şi probele de material dielectric solid de măsurat, Figura 4. Opţional, se foloseşte un display, care se conectează la panoul din spate al analizorului.

Figura 4 Analizorul E4991A şi accesoriile folosite la măsurarea permitivităţii

3.3 Principiul de măsurareAnalizorul E 4991A măsoară şi calculează valoarea permitivităţii complexe relative a materialului dielectric solid, din valoarea capacităţi condensatorului echivalent. Condensatorul echivalent, Ce este realizat fizic din: electrozii superior si inferior ai dispozitivului pentru test, 16453A şi materialul testat (MUT - Material Under Test) MUT se poziţionează între electrozii dispozitivului de fixare pentru test, 16453A, aşa cum este prezentat în Figura 5.

a) b)

Figura 5 a) dispozitivul de fixare a materialului dielectric 16453A;

Page 6: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF6

b) condesatorul echivalent.

Partea reală a permitivităţii complexe relative se determină cu relaţia:

S

gC

C

C

0

e

0

er

'

(8)

unde: S = Si - suprafaţa electrodului inferior, cu diametrul de 7mm.g - grosimea materialului dielectric;

Partea imaginară a permitivităţii complexe relative se determină cu relaţia:

e00e

r''

SR

g

CR

1

( 9)

iar, tangenta unghiului de pierderi a materialului dielectric, se determină cu

relaţia:

r

rtg

(10)

Page 7: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF7

4. Desfăşurarea lucrării

Executarea măsurării permitivităţii complexe relative a materialelor dielectrice cu analizorul de materiale E 4991A este prezentată în schema logică din Figura 6.Modul de executare în detaliu a fiecărui pas din schema logică este descris în ANEXA 1 a lucrării de laborator.

Figura 6 Schema logică de măsurare

PASUL 1. Pregătirea pentru măsurare.

PASUL 2. Selectarea modului de măsurare.

PASUL 3. Selectarea condiţiilor de măsurare.

PASUL 4. Montarea 16453A.

PASUL 5. Introducerea grosimii PROBEI standard.

PASUL 6. Calibrarea

PASUL 7. Introducerea grosimii probei de măsurare.

PASUL 8. Conectarea probei de măsurare.

PASUL 9. Măsurarea şi analizarea rezultatelor.

PASUL 10. Schimbare condiţiilor de baleiere?

PASUL 11. Măsurarea altor probe?

START

SFÂRŞIT

Puncte de măsură ale datelor de calibrare/

compensare ale dispozi-tivului de fixare

Grosimea probei de măsurare

Nu sunt alte probe de măsură

Nu se schimbăAlte probe de măsurare

Aceeaşi

Diferită

După schimbare

Puterea şi frecvenţa stabilite de utilizator

Fixarea întregii game

Page 8: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF8

4.1 Mod de lucru şi prelucrarea rezultatelor

4.1.1 Se măsoară permitivitatea complexă, partea reală şi imaginară ale acesteia şi tangenta unghiului de pierderi, pentru următoarele materiale: politetrafluoretilena (teflon), polimetacrilat de metil (plexiglas), stratificat pe bază de hârtie (pertinax), stratificat pe bază de sticlă (sticlotextolit) şi a oxidului de aluminiu (alumina) în gama de frecvenţe de la 100 MHz la 1GHz.

Tabelul 2F [MHz] 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Tef

lon

g=3m

m

r

r

tgδ

Stec

lote

xtol

it

g= 1

mm

r

r

tgδ

Pert

inax

g= 0

,95m

m

r

r

tgδ

Plex

igla

s

g= 2

,1m

m

r

r

tgδ

Alu

min

a

g=1m

m

r

r

tgδ

Page 9: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF9

Materialele se fixează, pe rând, în dispozitivul de fixare a probei de test 16453A (Figura 5) şi se parcurge algoritmul din Figura 6. Calibrarea analizorului se execută o singură dată. Valorile măsurate ( r , r ,tgδ) la diferite valori ale frecvenţei de lucru, se trec în Tabelul 2. Ultima linie din tabel se completează cu valorile factorului de calitate, care se calculează cu relaţia (6).

4.1.2 Să se reprezinte în trei grafice separate evoluţia r , r si tgδ pentru cele cinci materiale măsurate, teflon, sticlotextolit, pertinax şi plexiglas şi să se comenteze modul în care se modifică parametrii menţionaţi în gama de frecvenţă.4.1.3 Se măsoară 1r , 2r ale probelor din plexiglas şi sticlotextolit la frecvenţele date în Tabelul 3 şi rezultatele se trec în tabel. Se realizează din cele două probe un sandwich care se introduce între electrozii dispozitivului de fixare şi se măsoară valorile er care se înscriu în tabel, pentru trei valori ale frecvenţei. Tabelul 3

Material

f[MHz]

1r , 2r , re

100 500 800

Pertinax

(g1 = 0,95mm)1r

Steclotextolit

(g2 = 2,1mm)2r

Sandwich pertinax +

steclotextolit

( g1+2 = 1,95mm)

re măsurat

Sandwich pertinax +

steclotextolitre calculat

Sandwich pertinax +

steclotextolitre măs - re calc =

Se calculează re cu relaţia următoare:

Page 10: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF10

'2

2'1

1

21'

rr

re gggg

(11)

unde: valorile lui g1 şi g2 se în mm Se compară rezultatele obţinute prin măsurători cu cele calculate şi se

justifică eventualele diferenţe.

5. Conţinutul referatului

1. scopul lucrării;2. valorile măsurate şi valorile calculate (Tabele 2 şi 3); se foloseşte

formula (6) pentru calculul factorului de calitate Qε;3. reprezentarea grafică ftg,f),(f "

r'rr pentru

materialele măsurate;4. determinarea re atât prin măsurare cât şi prin calcul ( Tabelul 3); să

se comenteze rezultatele;5. concluzii şi observaţii personale privind fenomenul fizic analizat.

6. Întrebări şi probleme

1. Cum comentaţi comportarea materialelor măsurate la diferite frecvenţe?

2. Să se deducă formula de calcul a tangentei unghiului de pierderi echivalente a două condensatoare legate în paralel şi în serie când se cunoaşte capacitatea şi tangenta unghiului de pierderi pentru fiecare condensator.

3. Să se calculeze permitivitatea complexă echivalentă a unui dielectric format din două straturi de materiale diferite, când se cunoaşte permitivitatea complexă a fiecăruia (vezi Figura 10).

Figura 10.

4. Să se calculeze rezistenţa echivalentă de pierderi serie şi paralel, pentru fiecare condensator auxiliar folosit la două din frecvenţele pentru care s-au efectuat măsurătorile.

5. Dacă ε1 = 2.1, ε2 = 3.5 si g1 = (1/4)∙g2, să se determine ε echivalent

Page 11: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF11

pentru structura de mai sus.

6. Determinaţi valoarea părţii reale a permitivităţii complexe relative 'r1

a unei probe de mică cu grosimea de 0,1mm cu ajutorul unei probe de teflon cu grosime de 0.8mm şi 'r2 = 2.1 şi 'rechivalent= 2.23, folosindu-se analizorul RF de material.

7. Care este diferenţa de potenţial dintre nori şi pământ?

Soluţie:

Sistemul nori – pământ poate fi aproximat printr-un capacitor cu armături paralele a cărui capacitate este

d

AC 0 , unde ε0 este permitivitatea aerului, A – suprafaţa norilor – 6 km2 , d

distanţa nori – pământ = 0.5km.

C = 0.11μF.

Sarcina norilor este de 160C adică 80C corespunzător „suprafeţei” orientatăcătre pământ.

F11.0

C80

C

qV

V = 7.2∙108 V

8. Ce este curentul de fugă al unui condensator?

9. Polarizabilitatea electronică a atomului de Ar este de αe = 1.7∙10-40 F∙m2 . Care este constanta dielectrică (statică) a Ar solid ( cu structura de tip FCC sub 84K)dacă densitatea este ρ = 1.8 g∙cm-3?

Solutie:

Pentru a calcula εr , este necesar să se cunoască numărul de atomi de Ar pe unitatea de volum – N – se determină folosind densitatea. Se ştie că masa atomică relativă a Ar este Mat = 39.95 g∙mol-1, NA numărul lui Avogadro,

N = NA ∙ ρ / Mat

N = (6.02 ∙ 1023 mol-1) ∙ (1.8 g∙cm-3) / (39.95 g∙mol-1)

Page 12: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF12

N = 2.71∙ 1022 cm-3 = 2.71∙ 1028 m-3

εr = 1 + 0

eN

εr = 1.55

Dacă se foloseşte relaţia Clausius – Mossotti,

εr =

0

e

0

e

3

N21

3

N1

=1.87

Cele două valori sunt diferite cu 17% deoarece prima metodă de calcul este potrivită pentru Ar gazos.

7. Bibliografie

Marin Drăgulinescu, Adrian Manea, Materiale pentru electronică, Editura MATRIXROM, Bucureşti 2002.*** Agilent E4991A RF Impedance/Material Analyzer- Operation Manual,Eighth Edition Agilent tehnologies, July 2006.***Agilent E4991A RF Impedance/Material Analyzer - Installation and Quick Start Guide, Ninth Edition, Agilent tehnologies, July 2006.

Page 13: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF13

ANEXA A

Executarea măsurării permitivităţii complexe relative a materialelor dielectrice cu analizorul de materiale E 4991A

Pasul 1 - Pregătirea analizorului pentru măsurători

Conectarea şi deconectarea analizorului se execută cu butonul , plasat în stanga-jos. Simultan cu cuplarea analizorului se activează şi softul acestuia.

Observaţie: Pe durata nefuncţionării se recomandă ca aparatul să fie deconectat de la reţea, pentru evitarea şocurilor tensiunii reţelei.

Iniţializarea softului aparatului. Analizorul foloseşte “Windows 2000 Professional”. În fereastra de dialog, pe linia „user name” se tastează „agt_instr” în loc de „Administrator” şi apoi, fără „password” se apasă butonul „OK”. În etapa aceasta analizorul este pregătit pentru măsurători de impedanţă şi de material.

Pasul 2- Selectarea modului de măsurare Pe display apare fereastra de măsurare, aşa cum este prezentată în

Figura A1.Trace 1 - E4991A Impedance/Material Analyzer –Trace Meas/Format Scale Display Marker Stimulus Trigger Utility Save/Recal System

Figura A1. Imaginea ferestrei de măsurare.

Pentru măsurarea permitivităţii se procedează astfel:1. În meniul “System” se apasă caseta “Preset” pentru iniţializarea

analizorului.2. În meniul “Utility” se apasă caseta “Utility...”.3. Se apasă caseta “Material Option Menu”.

Page 14: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF14

4. Se selectează “Permittivity” în căsuţa “Material Type”.La sfârşitul pasului 2 analizorul este pregătit pentru efectuarea

măsurătorii permitivităţii materialului.

Pasul 3. Se selectează condiţiile de măsurare 3.1 Setarea parametrilor de măsură şi a formatului desfăşurării se execută pentru ε’

r, ε”r, tanδε în felul următor:

1. În meniul “Display” se activează caseta “Display...”.2. Se selectează “3 Scalar” din căsuţa “Num of Traces”;3. În meniul “Meas/Format” se activează caseta “Meas/Format...” şi se

atribuie fiecărei desfăşurări un parametru;4. Astfel, când desfăşurarea “ Trace 1” este activă apare (* marca) pe

display şi selectează εr` în căsuţa “ Meas Parameter”; 5. În căsuţa “Format” se selectează “Lin Y-Axis” sau “Log Y-

Axis”;6. Similar se procedează pentru desfăşurările 2 şi 3 pentru εr" şi respectiv

tanδε.

3.2 Setarea punctelor de măsură, a parametrilor de baleiaj Se parcurg următoarele etape: 1. În meniul “Stimulus” se activează butonul “Sweep Setup”;2. În căsuţa “Number of Points” se introduce numărul de puncte

necesare măsurătorilor, pentru asigurarea preciziei dorite. Exemplu: pentru 201 puncte, se tastează [2] [0] [1] si [Enter];

3. În căsuţa “Sweep Parameter” se selectează “Frequency”; 4. În căsuţa “Sweep Type” se selectează “Linear” pentru scala lineara

de frecvenţe sau “ Log”, pentru scala logaritmică de frecvenţe;

3.3 Setarea sursei şi a nivelului oscilatorului se execută în felul următor:1. În meniul “Stimulus”se activează “Source” 2. În căsuţa “Osc Unit” se selectează “Voltage”3. În căsuţa “Osc Level” se introduce nivelul de 100 mV, se tastează

[1] [0] [0] [m] si [Enter].

3.4 Setarea gamei de frecvenţă se execută în felul următor:1. În meniul “Stimulus” se activează “Start/Stop...””.2. Cu căsuţa “Start” se introduce frecvenţa de start, 1 MHz, pentru

aceasta, se tastează [1] [M] si [Enter].3. Cu căsuţa “Stop” se introduce frecvenţa de stop, 1 GHz, se tastează

[1][G] si [Enter]. La sfârşitul pasului 3 analizorul este pregătit pentru conectarea

dispozitivului de fixare 16453A

Page 15: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF15

Pentru protecţia antistatică a analizorului, operaţiunile de la pasul 4 la pasul 10 se execută cu brăţara ESD conectată la mână.Pasul 4 Conectarea dispozitivului de fixare 16453AAceastă activitate se execută numai de personalul didactic din cadrul laboratorului

Conectarea dispozitivului 16453A se realizează astfel:1. Se fixează dispozitivul 16453A pe capul de test, cu şuruburile

prizonier ale suportului de fixare; 2. Se cuplează dispozitivul 16453A la mufa N 7-mm rotind piuliţa

conectorului în sensul invers acelor de ceasornic;3. Piuliţa se strânge cu cheia dinamometrică, în sensul invers acelor de

ceasornic până la obţinerea cuplului de 1,36 Nm, marcat pe cheie şi semnalizat prin rabaterea braţului cheii.

După pasul 4 analizorul este pregătit pentru calibrare.

Pasul 5. Introducerea grosimii probei standard de material1. În meniul “Stimulus” se apasă “Cal/Comp...”. 2. Se apasă butonul “Cal Kit Menu”.3. În căsuţa “Thickness” se introduce valoarea grosimii probei standard

de material. Exemplu: dacă grosimea probei standard de material este de 0.75 mm, se tastează [0] [.] [7] [5] [m] şi [Enter].

Observaţie: Proba standard de material este realizată din teflon şi are permitivitatea relativă ε’

r = 2,1. De aceea, iniţial analizorul E4991A are setată valoarea ε’

r în căsuţa “Real” în bara de comenzi “Cal Kit” de 2,1000 şi valoarea pierderilor în căsuţa “εr Loss” ε”

r= 0,0000.

Pasul 6 Calibrarea analizoruluiCalibrarea se realizează în planul suprafeţelor de contact ale

dispozitivului de fixare pentru test 16453A. Calibrarea este obligatorie şi se execută în scopul înlăturării erorilor introduse de elementele de circuit din schema echivalentă a capului de măsură, Figura A2.

Figura A2 Schema echivalentă a dispozitivului de fixare 16453A

Page 16: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF16

Calibrarea se execută astfel:1. În meniul “Stimulus” se tastează ”Cal/Comp...”.2. În căsuţa “Fixture Type” se confirmă tipul dispozitivului de fixare

pentru test “16453”. 3. Se apasă butonul “Cal Menu”.4. În căsuţa “Cal Type” se selectează punctele de măsură cerute de

datele de calibrare.

Observaţie: Pe durata calibrării apare mesajul “Wait-Measuring Cal Standard” la stânga barei de calibrare.

5. Pentru calibrarea în gol se trage în sus butonul de partea superioară a dispozitivului 16453A, pentru depărtarea electrozilor. În această poziţie, se apasă butonul “Meas Open” şi se aşteaptă aproximativ 10 sec până la apariţia bifei √ la stânga “Meas Open”;

6. Pentru calibrarea în scurtcircuit electrozii dispozitivului de fixare sunt în contact, (electrodul superior este eliberat). Se apasă butonul “Meas Short” şi se realizează calibrarea în gol care se finalizează la apariţia bifei √ la stânga“Meas Short”;

7. Cu brăţara ESD conectată la mână şi folosind penseta se introduceproba de material etalon în dispozitivul de fixare. Se activează butonul “Meas Load” şi se măsoară proba de material etalon, care se finalizează la apariţia bifei√ în stânga “Meas Load”.

8. Se apasă butonul “Done” şi analizorul calculează datele de calibrare şi le salvează în memoria internă. După finalizarea pasului 6, analizorul este pregătit pentru introducerea grosimii MUT.

Pasul 7 Introducerea grosimii probei de măsură (MUT)Grosimea probei se măsoară cu şublerul şi se introduce în programul de

măsurare astfel:1. În meniul “Utility” se activează “Utility...” .2. Se activează butonul “Material Option Menu”.3. În căsuţa “Thickness” se introduce grosimea probei. De exemplu

pentru grosimea de 1 mm, se tastează [1] [m] şi [Enter].

Pasul 8 Conectarea probei de măsură (MUT)Se execută prin introducerea probei între electrozii dispozitivului de test.

Se verifică contactul electrozilor, dispozitivul de fixare şi (numai daca este cazul) se reglează presiunea electrodului superior cu rozeta „Pressure Adjustment”. Cu parcurgerea paşilor 7 şi 8 analizorul este pregătit pentru măsurarea şi analiza rezultatelor.Pasul 9. Măsurarea şi analiza rezultatelor

Odată introdusă grosimea probei de măsurat în căsuţa şi cu materialul fixat între electrozi, după activarea “Autoscale all”, rezultatele măsurătorilor se

Page 17: L1_materiale_dielectrice.pdf

L U C R A R E A N R . 1

LABORATORUL DE MATERIALE CATEDRA TEF17

afişează pe ecran. Explorarea rezultatelor se realizează cu bara de comenzi “Marker”, pentru determinarea valorilor specifice de interes. Folosind “Marker Fctn (function)”, bara de comenzi arată analiza care se efectuează cu ajutorul markerilor activaţi. Pentru afişarea rapidă a rezultatelor, din “Scale”, se activează autoscalarea cu “autoscale” şi “autoscale all”.

În Figura A3 se prezintă o imagine a ecranului cu unele rezultate ale măsurătorilor privind permitivitatea, (ε’

r [U], ε’’r [mU] si tg ), în intervalul de

frecvenţe 1MHz – 1GHz.

Figura A3 Display-ul cu rezultatele măsurătorilor

Pasul 10. Modificarea condiţiilor de baleiereCând punctele de măsură la calibrare sunt definite de utilizator,

măsurătoarea se porneşte cu pasul 6. Când calibrarea nu este necesară măsurătoarea se porneşte cu pasul 9. Dacă se măsoară şi alte probe cu aceeaşi grosime, măsurătoarea se porneşte de la pasul 8. Dacă probele au grosimi diverse măsurătoarea se porneşte de la pasul 7.