鐵電材料電滯回線的測量

  測量鐵電材料電滯回線的方法通常有兩種：沖擊檢流計(jì)描點(diǎn)法和 Sawyer-Tower電路法。第二種方法可用超低頻示波器進(jìn)行觀察以及用xy函數(shù)記錄儀進(jìn)行記錄，簡便迅速，故人們常常采用。

  采用Sawyer-Tower電路準(zhǔn)靜態(tài)測試鐵電陶瓷材料電滯回線的測量原理圖（GB/T6426-1999）如圖4.5-30所示，系統(tǒng)絕緣電阻不小于10⁸Ω，超低頻高壓源輸出電壓峰值為0~5KV、頻率為0.1Hz的正弦波。運(yùn)算放大器輸入阻抗不小于10⁹Ω。標(biāo)準(zhǔn)電容器C_o的直流電阻不小于10⁹Ω，一般容量為10~30μF。分壓電阻R₁和R₂總阻值不小于5MΩ，補(bǔ)償電阻R_s根據(jù)不同材料選擇不同的電阻值。為了避免空氣電擊穿，將試樣要浸沒在硅油中，根據(jù)不同材料和要求可在不同溫度下測量，測量時(shí)要求試樣溫度均勻，控溫誤差不大于2℃，試樣采用全電極、半極化試樣，推薦試樣尺寸為直徑d不大于20mm，厚度t不大于1mm，試樣應(yīng)保持清潔、干燥。

         圖4.5-30準(zhǔn)靜態(tài)電滯回線測量線路原理圖

  HV一超低頻高壓源；F一函數(shù)記錄儀；A一運(yùn)算放大器；K₁一高壓開關(guān)；K₂一普通低壓開關(guān)；C_x一試樣；C_o一標(biāo)準(zhǔn)電容器；R1、R2一分壓電阻；R_s一可調(diào)補(bǔ)償電阻

  因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)電容器的容量C_o遠(yuǎn)大于試樣的電容量C_x，所以高壓源輸出電壓幾乎全部加在樣品上，因此，X軸上的電壓正比于試樣兩端的電壓，而C_o上的電壓（即Y軸電壓）正比于C_x的電荷Q，記錄儀上測得的曲線就是試樣的極化強(qiáng)度P和電場強(qiáng)度E的關(guān)系曲線，即電滯回線，如圖4.5-10所示。

  測出樣品的電濫回線之后，即可計(jì)算該材料的剩余極化強(qiáng)度P_x和矯頻場強(qiáng)應(yīng)E_c，計(jì)算公式如下

  式中，Q為電壓為零時(shí)之總電荷，C；C。為標(biāo)準(zhǔn)電容器的電容量，F(xiàn)；V_y為從原點(diǎn)至E=0處之y軸電壓，V；S_y為函數(shù)記錄儀的y軸靈敏度，V/m；r_y為從原點(diǎn)到E=0處之y軸讀數(shù)，m；A為試樣面積，m²；V_x為樣品兩端電壓，V；S_x為函數(shù)記錄儀的X軸靈敏度，V/m；r_x為從原點(diǎn)到P=0處的X軸讀數(shù)，m；d為高壓源的輸出分壓比；t為試樣厚度，m。

  若要測量某鐵電材料的自發(fā)極化強(qiáng)度P_s，可將測得的電滯回線的線性部分外推（或做切線）與y軸（極化強(qiáng)度P軸）交于P_s點(diǎn)，此點(diǎn)的讀數(shù)便是自發(fā)極化強(qiáng)度。