Wie findet man experimentell die Dielektrizitätskonstanten von ferroelektrischen Materialien?

Ein einfacher Weg, dies zu tun, erfordert ein LCR-Messgerät (Induktivität, Kapazität, Widerstand), einen Ofen/Ofen/Heizplatte und ein Thermoelement. Mit einem LCR-Meter können Sie sowohl die Kapazität als auch den Verlustfaktor messen,$\delta$gleichzeitig. Wenn Sie ein Thermoelement an der Probe anbringen und die Temperatur langsam hochfahren (weniger als 1 Grad Celsius/min), können Sie die Kapazität und den Verlustfaktor bei jeder Temperatur messen. Es ist am besten, einen Ofen/Ofen zu verwenden, der es Ihnen ermöglicht, sowohl die gewünschte Endtemperatur als auch die Anstiegsrate einzustellen. Wenn Sie zu schnell hochfahren, können die von Ihrer Probe erzeugten pyroelektrischen Ströme Fehler in Ihrer LCR-Messung verursachen.

Wenn das LCR-Messgerät und das Thermoelement-Lesegerät computergesteuert werden können, können Sie den gesamten Prozess automatisieren.

Bariumtitanat hat mehr als eine Curie-Temperatur, bei der die Dielektrizitätskonstante und damit die Kapazität auf einem lokalen Maximum liegen. Die einzige Curie-Temperatur für Bariumtitanat über Raumtemperatur liegt bei etwa 120 Grad Celsius.

Die Dielektrizitätskonstante bei jeder Temperatur Ihres Materials kann leicht aus der Kapazität bei jeder Temperatur berechnet werden, solange Sie die Geometrie Ihrer Probe kennen.

Ein Kapazitätsbrückenaufbau ist gut. Ein Zweig enthält die bekannte variable Kapazität und einen Widerstand. Der andere Arm ein Widerstand und das ferroelektrische Material. Passen Sie die bekannte Nullausgabe an.

Das ist ziemlich einfach. Sie müssen lediglich die Kapazität der Probe bei konstanter Frequenz und bei unterschiedlichen Temperaturen messen.

Stellen Sie sich die Probe als Parallelplattenkondensator der Dicke D und der Fläche A vor. Jetzt Dielektrizitätskonstante E = CD/A. Mit diesen Werten können Sie die Werte für verschiedene Temperaturen aufzeichnen und zu Ihrer Curie-Temperatur gelangen, wenn Sie sich das ansehen.

Der Trick besteht nun darin, die Kapazität der Probe zu messen. Sie haben eine einfache Schaltung erreicht, um die Eingangsspannung umzuwandeln und die unbekannte Kapazität zu messen.

Eine solche Konfiguration ist oben gezeigt. Sie können den R-Wert an die Kapazität Ihres Digitalmultimeters anpassen.