Caracterización de materiales

Caracterización de materiales

Técnicas y aplicaciones de caracterización de materiales

Apoyando la investigación de la ciencia de materiales

La medición de las propiedades dieléctricases parte importantes para la optimización de un material o dispositivo. Al medir la constante dieléctrica, es posible establecer las siguientes propiedades del material:

  • Cambiosdebidos al envejecimiento, la temperatura, la humedad o la tensión
  • Transparenciaa determinadas frecuencias electromagnéticas (por ejemplo, verificar la transparencia de un parachoques a determinadas frecuencias de radar)
  • Compatibilidadcon los circuitos (por ejemplo, asegurar que los materiales de la placa de circuito impreso sean compatibles con los circuitos de RF)
  • Consistencia

Existes dos instrumentos diferentes para medir las propiedades dieléctricas. La elección depende de la gama de frecuencias.

  • Analizadores de impedanciapor lo general se utilizan en los rangos de los MHz a los MHz bajos. Para muchas aplicaciones del día a día, las bajas frecuencias son suficiente.
  • Analizadores de redes vectoriales (VNA)son más adecuados para aquellos materiales que se utilizan en los rangos de los MHz a los GHz más altos. Para mediciones en los rangos de los THz puede utilizarse un analizador de redes vectoriales junto con convertidores ascendentes.
Soluciones de prueba desde los MHz hasta los THz
Soluciones de prueba desde los MHz hasta los THz

Rohde & Schwarz apoya las investigaciones de la ciencia de materiales con su vasta experiencia en tecnología de RF. En julio de 2021, le dimos la bienvenida a Zurich Instruments a la familia de Rohde & Schwarz. Zurich Instruments proporciona soluciones para la medición de impedancia y la ciencia de materiales que se complementan perfectamente con la gama de productos de Rohde & Schwarz.

Analizador de impedancia - mediciones de baja frecuencia

Un dispositivo dieléctrico es un aislador eléctrico que debido a su polarizabilidad posee una conductividad muy baja en CC . También puede almacenar cargas en las gamas de frecuencia baja y media. Este efecto capacitivo hace que los dispositivos dieléctricos sean de mucha utilidad para el almacenamiento y la disipación de cargas. Es importante entender la constante dieléctrica del material que se utiliza en un condensador o en aplicaciones dieléctricas de película delgada, como:

  • Componentes eléctricos de pérdidas mínima
  • Dispositivos de almacenamiento de energía, como supercondensadores
  • Puertas de alta y baja k en dispositivos semiconductores
  • Sensores y transductores piezoeléctricos y ferroeléctricos

Para comprender a fondo la física de los materiales , así como para optimizar el rendimientodel dispositivo es necesario realizarun estudio de la impedancia de los dispositivos dieléctricos.

Un analizador de impedancia es el instrumento que debe elegirse para realizar mediciones a bajas frecuencias. El MFIA de Zurich Instruments puede realizar mediciones en una gama de frecuencias de 1 MHz a 5 MHz, así como calcular parámetros de impedancia, como la constante dieléctricay el factor de disipación.

La caracterización dieléctrica con un analizador de impedancia se lleva a cabo en una muestra con una geometría bien definida, en contacto con dos electrodos. Por lo general, esto se logra con un accesorio de fijación de placas paralelas. En función de esta geometría puede extraerse la constante dieléctrica (permitividad), esto se debe a que la constante dieléctrica es la relación de la capacitancia del material y la capacitancia del aire.

Analizador de redes vectoriales (VNA) - caracterización de alta frecuencia

La caracterización de alta frecuenciarequiere de un analizador de redes vectoriales. El método de medición depende de la gama de frecuencias requerida, así como de la velocidad y precisión deseada. Los cuatro métodos más utilizadosson:

  • Método de transmisión/reflexión
  • Método de espacio libre
  • Método de sonda coaxial de extremo abierto
  • Método resonante (cavidad)

Las propiedades físicas y dieléctricas del material también son importantes. Por ejemplo, ¿se trata de un material de estado sólido, líquido o polvo? ¿Está muy caliente o tiene alguna forma en particular? Estas propiedades influyen en gran medida a la hora de elegir el método de calibración más adecuado.

El método de medición también determina el accesorio de fijación de la muestra de material que se necesita, además del analizador de redes vectoriales.

Conozca los equipos de caracterización de materiales

Rohde & Schwarz y Zurich Instruments proporcionan analizadores de impedanciay analizadores de redes vectorialesque cubren toda la gama de frecuencias que se necesita para la investigación de la ciencia de materiales.

Navegue por nuestro catálogo de productos y descubra las herramientas perfectas para analizar tanto componentes activos como pasivos:

  • Analizadores de redes versátiles y de alto rendimiento que alcanzan los 1.1 THz
  • Soluciones estándares multipuerto de hasta 48 puertos
  • Analizadores de impedancia capaces de cubrir el rango de baja frecuencia y alta impedancia, un rango muy por encima del de los analizadores de impedancia tradicionales

Ventajas de nuestros instrumentos de caracterización de materiales

Las soluciones de caracterización de materiales de Rohde & Schwarz abarcan una gama de frecuencias excepcionalmente amplia. Trabajamos con proveedores de adaptadores de fijación quienes proporcionan los drivers para nuestras soluciones, lo que hace que nuestros instrumentos sean «plug and play». Beneficios adicionales de nuestra solución:

  • Mediciones eficientes de alta velocidad
  • Configuración y operación sencillas
  • Integración fluida en configuraciones ya implementadas
  • Asistencia continua y recursos técnicos

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