1、實驗三 電滯回線測量碩827 展學(xué)磊 3108030004一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)電滯回線測量的方法和基本原理；2、熟悉電滯回線測量系統(tǒng)的使用方法；3、掌握測量數(shù)據(jù)分析方法。二、實驗原理鐵電體的自發(fā)極化在外電場作用下的重新定向并不是連續(xù)發(fā)生的，而是在外電場超過某一臨界場強時發(fā)生的。這就使得極化強度P滯后于外電場E。當電場發(fā)生周期性變化時，P和E之間便形成電滯回線關(guān)系。b5E2RGbCAP測量鐵電體材料電滯回線的方法通常有兩種：沖擊檢流計描點法和示波器圖示法Sawyer-Tower電路法）。p1EanqFDPw沖擊檢流計描點法采用沖擊檢流計描點法測量電滯回線的裝置有電源、極性轉(zhuǎn)換開關(guān)、沖擊檢流計等組

2、成，如圖所示：沖擊檢流計法測量電滯回線的電路圖在由鐵電材料做成的樣品Cx上，一次一次地逐漸增加電壓，并且每次都向沖擊檢流計放電，每次測量后都記下各次的電壓以及與之對應(yīng)的光標檢流計的格數(shù)電量值）值。當前加正極性電壓，而對應(yīng)的沖擊檢流計的刻度電量值）卻不再增加時，這時，便達到飽和值，記下此時的電壓為Um，與之對應(yīng)的沖擊檢流計的刻度讀數(shù)電荷值）為Qm，然后逐漸一次一次地減小電壓，并記下各次的電壓以及相應(yīng)的沖擊檢流計的刻度格數(shù)電量值），直到電壓降為零伏而沖擊檢流計仍有讀數(shù)，記下此時的沖擊檢流計的讀數(shù)為Qr。然后轉(zhuǎn)換電源的極性，重復(fù)上述實驗。讀取并記下各次的電壓以及對應(yīng)的沖擊檢流計的刻度值電量值）。關(guān)于

3、電壓從0Um0-Um0Um過程中記錄電壓值以及與之對應(yīng)的沖擊檢流計讀數(shù)。DXDiTa9E3d設(shè)沖擊檢流計的動態(tài)常數(shù)為CgC/mm），將測得的沖擊檢流計讀數(shù)乘以動態(tài)常數(shù)Cg便得到電荷量Q1，故可以認為：式中D為電位移C/m2），E為電場強度V/m2），r為相對介電常數(shù)，為介電常數(shù)F/m2），0為真空介電常數(shù)F/m2），P為極化強度C/m2）。5PCzVD7HxA將電場強度E和對應(yīng)的極化強度P或電位移D）的數(shù)值逐點描繪在坐標紙上便可得到P-E或D-E）的電滯回線。jLBHrnAILg測量時應(yīng)該注意以下幾個問題：首先，由于鐵電電介質(zhì)的極化過程具有很大的不可逆性，因此在測量時必須同向加高電壓，但電壓不

4、能增加過頭；不能再反向退回一點進行測量讀取沖擊檢流計的讀數(shù)電量值）。其次，每一次測量完后必須完全放電。最后，由于漏導(dǎo)存在，漏電流使起始光點不在零位上，故要設(shè)法消除漏電流對沖擊檢流讀數(shù)的影響。補償辦法是：把開關(guān)K放置在2的位置上，調(diào)整高阻電位器W，使光點達到零位。當使用補償電路后，沖擊檢流計的度盤必須另作刻度或?qū)ψx數(shù)加以修正）。轉(zhuǎn)換電流的方向是靠電磁繼電器來實現(xiàn)的，其轉(zhuǎn)向時間約為210-3秒。xHAQX74J0X示波器圖示法1，故D P，因此U2與P成正比，電容器上的電壓U2接到示波器的垂直致偏電極上，垂直幅度Uy與電壓U2成正比，也就是說，示波器垂直幅度與電位移DCx，故UU1，因此水平致偏電

5、極之間的水平幅度電壓Ux正比于試樣兩端的電壓U1，而試樣兩端的電場強度E=U1/d，因此在示波器上可以觀察到P-E或D-E）曲線，即電滯回線。dvzfvkwMI1三、實驗步驟1.檢查儀器連線、檔位是否正確，準確無誤后按順序打開儀器。2.選擇合適尺寸的測試樣品，放入試樣盒。3.打開測試軟件，選擇恰當?shù)脑O(shè)置開始測量。4.記錄實驗條件，保存測量數(shù)據(jù)。四、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析1、在測試系統(tǒng)中選擇1Hz、正弦波，輸入不同的電壓1000V、1500V、1800V、2000V）對樣品進行極化，觀察電滯回線的變化，其結(jié)果圖形如下：rqyn14ZNXI從樣品的飽和極化強度的斜率大小中可以看出，隨著電壓的增加，樣品

6、的極化強度趨于飽和，為了更有效地進行測量，在樣品的擊穿電壓的范圍內(nèi)，我們盡量采用較大的電壓，這里我們?nèi)?000V。EmxvxOtOco2、在測試系統(tǒng)中，我們選擇2000V、正弦波，調(diào)整輸入波形頻率的大小0.5Hz、1Hz、2Hz、5Hz），觀察結(jié)果如下：SixE2yXPq5隨著輸入頻率的增加，電流的大小逐漸變大；當頻率達到一定得程度的時候，電流大小保持不變；而不同頻率時刻所得到的電滯回線的曲線基本相同，這是因為盡管輸入頻率不同，但是只要輸入的電壓足以使得樣品達到飽和極化，最終所得到的電滯回線曲線保持不變。6ewMyirQFL3、標定試樣的矯頑電場強度、剩余極化強度、飽和極化強度通過對不同電壓、不同頻率、不同波形各種情形的討論，最終選定頻率為1Hz電壓大小為2000V的正弦波作為我們的輸入，最終得到試樣的各種參數(shù)。kavU42VRUsPr+=