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  • 交流阻抗電容計(jì)與交流阻抗參數(shù)的測量方法
    • 發(fā)布時(shí)間:2020-07-30 17:40:56
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    交流阻抗電容計(jì)與交流阻抗參數(shù)的測量方法
    交流阻抗表[1],也稱為LCR表[2](電感[L]、電容[C]、電阻[R]),利用一個(gè)自動(dòng)平衡電橋保持電容的檢測端交流假接地,從而測量復(fù)阻抗。這類電表通常的頻率范圍為1kHz到10MHz。
    交流阻抗電容
    交流電源、交流伏特計(jì)、交流安培計(jì)
    圖1.交流阻抗表
    這類電表(如圖1所示)工作原理相對簡單。它通過在高電流輸出端(HCUR)施加一個(gè)交流電壓來測量交流阻抗[3]。通過低電流端(LCUR)測量流過器件的電流,通過高低電位端(HPOT和LPOT)測量器件上的電壓降。電壓和電流的測量采用了能夠精確判斷二者之間相位角的鎖相方式[4]。通過測量幅值和相位角,就可以計(jì)算出任意所需的交流阻抗參數(shù)。
    交流阻抗電容
    其中:
    Z=阻抗
    θ=相位角
    R=電阻
    X=電抗
    Y=導(dǎo)納
    G=電導(dǎo)
    B=電納
    Z、θ——阻抗與相位角
    R+jX——電阻與電抗
    Cp-Gp——并聯(lián)電容和電導(dǎo)
    Cs-Rs——串聯(lián)電容和電阻
    Cp-D——并聯(lián)電容和耗散因子
    Cs-D——串聯(lián)電容和耗散因子
    圖2.基本的交流阻抗參數(shù)
    要得到基本交流阻抗參數(shù)就必須測量阻抗的幅值,在圖2中表示為“Z”。還需要測量電流和電壓之間的相位角,表示為θ。因此,在極坐標(biāo)方式下,這一阻抗就是相角為θ的Z。但我們還可以從數(shù)學(xué)上將其轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)的形式,即表示為R+jX。其中R是實(shí)數(shù)部分,即同相阻抗矢量,jX是虛數(shù)部分,即相位阻抗矢量偏轉(zhuǎn)90°,它也是電容矢量。我們甚至可以從數(shù)學(xué)上將極坐標(biāo)和直角坐標(biāo)形式轉(zhuǎn)化為實(shí)際的電容和電阻值。
    有兩種常用的交流阻抗模型:并聯(lián)模型和串聯(lián)模型。在并聯(lián)模型中,結(jié)果表示為并聯(lián)電容(Cp)和并聯(lián)電導(dǎo)(Gp)。在串聯(lián)模型中,結(jié)果表示為串聯(lián)電容(Cs)和串聯(lián)電阻(Rs)。耗散因子(D),即實(shí)阻抗與虛阻抗的比值,是從數(shù)學(xué)上推導(dǎo)出的另外一個(gè)常用參數(shù)。當(dāng)測量晶圓上的電容時(shí),我們通常要看耗散因子,因?yàn)樗桥袛嘧罱KC-V測量質(zhì)量的最佳指標(biāo)。無論采用哪種交流阻抗模型,耗散因子都很容易計(jì)算出來。
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