חֲדָשׁוֹת

ג'ובאני ד'אמור דן בשימוש במנתחי עכבה ובמתקנים מקצועיים כדי לאפיין חומרים דיאלקטריים ומגנטים.
אנו רגילים לחשוב על התקדמות טכנולוגית מדורות דגמי טלפונים ניידים או צמתים של תהליך ייצור מוליכים למחצה. אלה מספקים קיצור שימושי אך מעורפל התקדמות בטכנולוגיות מאפשרות (כגון תחום מדעי החומרים).
כל מי שפירק טלוויזיית CRT או הפעיל ספק כוח ישן ידע דבר אחד: אי אפשר להשתמש ברכיבים מהמאה ה-20 לייצור אלקטרוניקה של המאה ה-21.
לדוגמה, התקדמות מהירה במדע החומרים ובננוטכנולוגיה יצרה חומרים חדשים עם המאפיינים הדרושים לבניית משרנים וקבלים בצפיפות גבוהה ובעלי ביצועים גבוהים.
פיתוח ציוד המשתמש בחומרים אלו מצריך מדידה מדויקת של תכונות חשמליות ומגנטיות, כגון פרמיטיביות וחדירות, על פני טווח של תדרי פעולה וטווחי טמפרטורות.
חומרים דיאלקטריים ממלאים תפקיד מפתח ברכיבים אלקטרוניים כגון קבלים ומבודדים. ניתן להתאים את הקבוע הדיאלקטרי של חומר על ידי שליטה בהרכבו ו/או במבנה המיקרו שלו, במיוחד קרמיקה.
חשוב מאוד למדוד את התכונות הדיאלקטריות של חומרים חדשים בשלב מוקדם של מחזור הפיתוח של הרכיבים כדי לחזות את הביצועים שלהם.
המאפיינים החשמליים של חומרים דיאלקטריים מתאפיינים בפריטיביות המורכבת שלהם, המורכבת מחלקים אמיתיים ודמיוניים.
החלק האמיתי של הקבוע הדיאלקטרי, הנקרא גם הקבוע הדיאלקטרי, מייצג את היכולת של חומר לאגור אנרגיה כשהוא נתון לשדה חשמלי. בהשוואה לחומרים בעלי קבועים דיאלקטריים נמוכים יותר, חומרים בעלי קבועים דיאלקטריים גבוהים יותר יכולים לאגור יותר אנרגיה ליחידת נפח , מה שהופך אותם לשימושיים עבור קבלים בצפיפות גבוהה.
חומרים בעלי קבועים דיאלקטריים נמוכים יותר יכולים לשמש כמבודדים שימושיים במערכות העברת אותות, בדיוק בגלל שהם לא יכולים לאגור כמויות גדולות של אנרגיה, ובכך למזער את עיכוב התפשטות האות דרך כל החוטים המבודדים על ידם.
החלק הדמיוני של הפריטטיביות המורכבת מייצג את האנרגיה המתפזרת על ידי החומר הדיאלקטרי בשדה החשמלי. זה דורש ניהול זהיר כדי למנוע פיזור אנרגיה רבה מדי בהתקנים כגון קבלים המיוצרים עם חומרים דיאלקטריים חדשים אלה.
קיימות שיטות שונות למדידת הקבוע הדיאלקטרי. שיטת הפלטה המקבילה ממקמת את החומר הנבדק (MUT) בין שתי אלקטרודות. המשוואה המוצגת באיור 1 משמשת למדידת העכבה של החומר והמרתו לאפשרות מורכבת, אשר מתייחס לעובי החומר ולשטח וקוטר האלקטרודה.
שיטה זו משמשת בעיקר למדידה בתדר נמוך. למרות שהעיקרון הוא פשוט, מדידה מדויקת קשה עקב שגיאות מדידה, במיוחד עבור חומרים בעלי אובדן נמוך.
הפריטטיביות המורכבת משתנה עם התדר, ולכן יש להעריך אותה בתדר ההפעלה. בתדרים גבוהים, השגיאות הנגרמות על ידי מערכת המדידה יגדלו, וכתוצאה מכך מדידות לא מדויקות.
למתקן בדיקת החומר הדיאלקטרי (כגון Keysight 16451B) יש שלוש אלקטרודות. שתיים מהן יוצרות קבל, והשלישית מספקת אלקטרודת מגן. האלקטרודה המגינה הכרחית מכיוון שכאשר נוצר שדה חשמלי בין שתי האלקטרודות, חלק מהאלקטרודה שדה חשמלי יזרום דרך ה-MUT המותקן ביניהם (ראה איור 2).
קיומו של שדה שוליים זה יכול להוביל למדידה שגויה של הקבוע הדיאלקטרי של ה-MUT. אלקטרודת ההגנה סופגת את הזרם הזורם דרך שדה השוליים, ובכך משפרת את דיוק המדידה.
אם אתה רוצה למדוד את התכונות הדיאלקטריות של חומר, חשוב שתמדוד רק את החומר ולא שום דבר אחר. מסיבה זו, חשוב לוודא שדגימת החומר שטוחה מאוד כדי לבטל את כל פערי האוויר בינה לבין החומר. אֶלֶקטרוֹדָה.
ישנן שתי דרכים להשיג זאת. הראשונה היא להחיל אלקטרודות סרט דק על פני החומר המיועד לבדיקה. השנייה היא להפיק את הפריטיטיביות המורכבת על ידי השוואת הקיבול בין האלקטרודות, הנמדד בנוכחות ובהיעדר של חומרים.
אלקטרודת השמירה עוזרת לשפר את דיוק המדידה בתדרים נמוכים, אך היא עלולה להשפיע לרעה על השדה האלקטרומגנטי בתדרים גבוהים. חלק מהבודקים מספקים מתקנים אופציונליים לחומר דיאלקטרי עם אלקטרודות קומפקטיות שיכולות להרחיב את טווח התדרים השימושי של טכניקת מדידה זו. התוכנה יכולה גם לעזור לחסל את ההשפעות של קיבול שוליים.
ניתן לצמצם שגיאות שיוריות הנגרמות על ידי מתקנים ומנתחים על ידי פיצוי במעגל פתוח, קצר חשמלי ועומס. בכמה מנתחי עכבה יש פונקציית פיצוי זו מובנית, המסייעת לבצע מדידות מדויקות בטווח תדרים רחב.
הערכת האופן שבו המאפיינים של חומרים דיאלקטריים משתנים עם הטמפרטורה דורשת שימוש בחדרים מבוקרי טמפרטורה וכבלים עמידים בחום. מנתחים מסוימים מספקים תוכנה לשליטה בתא החם ובערכת הכבלים העמידים בחום.
כמו חומרים דיאלקטריים, חומרי פריט משתפרים בהתמדה, ונמצאים בשימוש נרחב בציוד אלקטרוני כרכיבי השראות ומגנטים, כמו גם רכיבים של שנאים, בולמי שדה מגנטי ומדכאים.
המאפיינים העיקריים של חומרים אלה כוללים את חדירותם ואובדן בתדרי פעולה קריטיים. מנתח עכבה עם מתקן חומר מגנטי יכול לספק מדידות מדויקות וניתנות לשחזור על פני טווח תדרים רחב.
כמו חומרים דיאלקטריים, החדירות של חומרים מגנטיים היא מאפיין מורכב המתבטא בחלקים ממשיים ודמיוניים. המונח האמיתי מייצג את יכולת החומר להוליך שטף מגנטי, והמונח הדמיוני מייצג את האובדן בחומר. חומרים בעלי חדירות מגנטית גבוהה יכולים להיות משמש להקטנת הגודל והמשקל של המערכת המגנטית. ניתן למזער את מרכיב ההפסד של חדירות מגנטית ליעילות מקסימלית ביישומים כגון שנאים, או למקסם ביישומים כגון מיגון.
החדירות המורכבת נקבעת על ידי העכבה של המשרן שנוצר על ידי החומר. ברוב המקרים, היא משתנה בהתאם לתדר, ולכן יש לאפיין אותה בתדר ההפעלה. בתדרים גבוהים יותר, מדידה מדויקת קשה בגלל העכבה הטפילית של מתקן. עבור חומרים בעלי אובדן נמוך, זווית הפאזה של העכבה היא קריטית, אם כי הדיוק של מדידת הפאזה בדרך כלל אינו מספיק.
חדירות מגנטית משתנה גם עם הטמפרטורה, כך שמערכת המדידה צריכה להיות מסוגלת להעריך במדויק את מאפייני הטמפרטורה על פני טווח תדרים רחב.
ניתן להסיק את החדירות המורכבת על ידי מדידת עכבה של חומרים מגנטיים. הדבר נעשה על ידי כריכת כמה חוטים סביב החומר ומדידת העכבה ביחס לקצה החוט. התוצאות עשויות להשתנות בהתאם לאופן הליפוף של החוט והאינטראקציה של השדה המגנטי עם סביבתו.
מתקן בדיקת החומר המגנטי (ראה איור 3) מספק משרן בסיבוב אחד המקיף את הסליל הטורואידי של ה-MUT. אין שטף דליפה בשראות הסיבוב הבודד, כך שניתן לחשב את השדה המגנטי במתקן על ידי תיאוריה אלקטרומגנטית .
בשימוש בשילוב עם מנתח עכבה/חומר, ניתן להעריך במדויק את הצורה הפשוטה של ​​המתקן הקואקסיאלי וה-MUT הטורואידי ויכולים להשיג כיסוי תדר רחב מ-1kHz עד 1GHz.
ניתן לבטל את השגיאה הנגרמת על ידי מערכת המדידה לפני המדידה. את השגיאה הנגרמת על ידי מנתח העכבה ניתן לכייל באמצעות תיקון שגיאות תלת טווח. בתדרים גבוהים יותר, כיול קבלים בהפסד נמוך יכול לשפר את דיוק זווית הפאזה.
המתקן יכול לספק מקור שגיאה נוסף, אך ניתן לפצות על כל השראות שיורית על ידי מדידת המתקן ללא MUT.
כמו מדידה דיאלקטרית, נדרשים תא טמפרטורה וכבלים עמידים בחום כדי להעריך את מאפייני הטמפרטורה של חומרים מגנטיים.
טלפונים ניידים טובים יותר, מערכות סיוע מתקדמות יותר לנהג ומחשבים ניידים מהירים יותר מסתמכים כולם על התקדמות מתמשכת במגוון רחב של טכנולוגיות. אנו יכולים למדוד את ההתקדמות של צמתי תהליך מוליכים למחצה, אך סדרה של טכנולוגיות תומכות מתפתחות במהירות כדי לאפשר לתהליכים חדשים אלה להיות להכניס לשימוש.
ההתקדמות האחרונה בתחום מדעי החומרים והננוטכנולוגיה אפשרה לייצר חומרים בעלי תכונות דיאלקטריות ומגנטיות טובות יותר מבעבר. עם זאת, מדידת ההתקדמות הללו היא תהליך מסובך, במיוחד משום שאין צורך באינטראקציה בין החומרים לבין המתקנים שעליהם. הם מותקנים.
מכשירים ומתקנים מחושבים היטב יכולים להתגבר על רבות מהבעיות הללו ולהביא מדידות תכונות של חומרים דיאלקטריים ומגנטיים אמינים, חוזרים ויעילים למשתמשים שאין להם מומחיות ספציפית בתחומים אלה. התוצאה צריכה להיות פריסה מהירה יותר של חומרים מתקדמים לאורך כל הדרך. המערכת האקולוגית האלקטרונית.
"Electronic Weekly" שיתף פעולה עם RS Grass Roots כדי להתמקד בהצגת מהנדסי האלקטרוניקה הצעירים והמבריקים ביותר בבריטניה כיום.
שלח את החדשות, הבלוגים וההערות שלנו ישירות לתיבת הדואר הנכנס שלך! הירשם לניוזלטר האלקטרוני השבועי: סגנון, גורו גאדג'טים וסיכום יומי ושבועי.
קרא את המוסף המיוחד שלנו החוגג את יום השנה ה-60 ל-Electronic Weekly וצפה לעתיד התעשייה.
קרא את הגיליון הראשון של Electronic Weekly באינטרנט: 7 בספטמבר 1960. סרקנו את המהדורה הראשונה כדי שתוכל ליהנות ממנה.
קרא את המוסף המיוחד שלנו החוגג את יום השנה ה-60 ל-Electronic Weekly וצפה לעתיד התעשייה.
קרא את הגיליון הראשון של Electronic Weekly באינטרנט: 7 בספטמבר 1960. סרקנו את המהדורה הראשונה כדי שתוכל ליהנות ממנה.
האזינו לפודקאסט הזה והקשיבו לצ'טן חונה (מנהל תעשייה, חזון, בריאות ומדע, Xilinx) מדבר על האופן שבו Xilinx ותעשיית המוליכים למחצה מגיבים לצרכי הלקוחות.
על ידי שימוש באתר זה, אתה מסכים לשימוש בעוגיות.Electronics Weekly היא בבעלות Metropolis International Group Limited, חברה בקבוצת Metropolis; אתה יכול לראות את מדיניות הפרטיות והעוגיות שלנו כאן.