[发明专利]一种同步测量热释电材料偏场下介电热释电性能的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及热释电材料的电学性能参数测量，具体是指一种同步测量热释电材料偏置电场下介电热释电性能的装置及方法。

背景技术

热释电材料通过吸收红外辐射，将红外信号转换成电信息实现红外探测，其性能直接决定着非制冷红外焦平面的性能。采用偏场下工作的热释电材料的红外探测性能比零偏场下的本征热释电材料具有明显优势。近些年，国际上非制冷红外焦平面技术多采用在偏场下工作的热释电材料作为敏感元进行红外探测。热释电材料通常用热释电系数p与介电常数ε、介电损耗tanδ的比值即优值因子来表示。热释电材料比较常用的优值表示方式为：

FD=pCvϵtanδ---(1)]]>

其中F_D为探测率优值因子，p为偏场下的热释电系数，C_v为定容比热，ε为偏场下的介电常数，tanδ为偏场下的介电损耗。从公式(1)可以看出，为了使热释电材料更好的应用于红外焦平面中，不同偏场下的ε、tanδ以及p显然是必须表征的参数。由于应用在偏场下的热释电材料其工作温度在相变温度附近，我们所关注温度范围内的p、ε和tanδ随温度变化非常快，温度的微小变化就会引起测试结果的不同。因此，必须实现p、ε和tanδ的同步测量，否则就不能准确得到热释电材料的探测率优值因子，就不能准确评价热释电材料的综合性能。

热释电材料偏场下热释电系数的测量方法有偏压下热释电系数测量方法及装置(专利申请号：200810077874.1)，该方法是在电流法测试热释电系数的基础上实现偏场下的热释电系数测量。偏场下介电性能的测量方法多采用HP 4192A LF Impedance Ahalyzer Operation And Service Manual中所述的方法。目前现有的测试方法多将介电性能(ε和tanδ)、热释电系数(p)分别测试，然后用分别测得的ε、tanδ、p再计算得到优值因子，尚无同步测量热释电材料偏场下介电热释电性能的装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种同步测量热释电材料偏场下介电热释电性能的装置及方法。通过测量装置及方法的建立，在温度变化时实现同步测量材料的介电常数、介电损耗和热释电系数。

本申请公开了一种同步测量热释电材料偏场下介电热释电性能的装置，所述装置包括：LCR电桥(1)、耦合变压器(2)、直流电压源(3)、电阻(4)、电容器(5)、样品(6)、温度腔(7)、温度测量仪(8)、测量热释电信号用取样电阻(9)、滤波电容(10)、电压表(11)、压敏电阻(12)、限流电阻(13)和二极管(14)，其特征在于：

将耦合变压器(2)初级的一端与LCR电桥(1)的高电流端相连，初级的另一端接地，耦合变压器(2)次级的一端与直流电压源(3)的正极相连，其次级的另一端与限流电阻(13)相连，直流电压源(3)的负极接地，电容器(5)的一端与LCR电桥(1)的高电压端相连，另一端与限流电阻(13)相连；电阻(4)的一端与LCR电桥(1)的高电压端相连，另一端接地；限流电阻(13)与样品(6)正极相连，测量热释电信号用取样电阻(9)的一端与样品(6)的负极相连，LCR电桥(1)的低电流端与低电压端相连，样品(6)的另一端与LCR电桥(1)的低电流端相连，滤波电容(10)的两端分别与取样电阻(9)的两端相连，二极管(14)的负极与样品(6)的负极相连，正极与LCR电桥(1)的低电流端相连；电压表(11)的正极与二极管(14)的负极相连，电压表(11)的负极与二极管(14)的正极相连，压敏电阻(12)的一端与低电流端相连，另一端接地，所述样品(6)置于温度腔(7)中，温度测量仪(8)用于测量样品的实际温度，将其温度传感器无限接近样品(6)。

比较好的是，所述耦合变压器(2)为1∶1的隔直流变压器。

本申请还公开了一种同步测量热释电材料偏场下介电热释电性能装置的方法，其特征在于，