上海苏州南京常州杭州宁波嘉兴介电常数测试

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上海苏州南京常州杭州宁波嘉兴介电常数测试

主机：TH2839阻抗分析仪/LCR数字电桥

夹具：TH26077介电测试夹具

上位机软件：介电分析软件

材料如果在受到外部电场作用时能够储存电能，就称为 "电介质"。当给平行板电容器施加直流电压时，如果两板之间存在介电材料，那么可以储存比没有介电材料 (真空) 时更多的电荷。介电材料可以通过中和电极上的电荷，使电容器储存更多电荷，而通常情况下，这些电荷将流向外部电场。介电材料的电容与介电常数有关。当在平行板电容器上并联直流电压源 v 时 (图 1)，两板之间有介电材料的配置可以比没有介电材料 (真空) 的配置储存更多的电荷。

其中，C 和 C0 分别是有和没有电介质时的电容；k' = ε'r 是实际介电常数或介电常数，A 和 t 分别是电容器平板的面积和间距 (图 1)。介电材料可以通过中和电极上的电荷，使电容器储存更多电荷，而通常情况下，这些电荷将流向外部电场。根据上面的方程式可知，介电材料的电容与介电常数有关

如果在同一个电容器上并联交流正弦电压源 (图 2)，得到的电流将包括充电电流 I_C 和与介电常数有关的损耗电流 I_I 。材料中的损耗可以用与电容器 (C) 并联的电导 (G) 表示。

复数介电常数 𝑘 由实部𝑘^𝐼 (表示储存电荷) 和虚部𝑘^𝐼𝐼 (表示损耗电荷) 组成。

下面的符号可以互换表示复数介电常数

𝑘=𝑘^∗=𝜀𝑟=𝜀^∗ 𝑟  。

根据电磁理论，电位移 (电通量密度) 𝐷_𝑓的定义是:  

𝐷_𝑓=𝜖𝐸

其中，𝜀=𝜀^∗=𝜀_0 𝜀_𝑟是绝对介电常数， 𝜀_𝑟是相对介电常数,𝜀_0≈1/36𝜋×10^(−9)是自由空间介电常数，E 是电场。

介电常数描述的是材料与电场 E 的相互作用，是一个复数。

𝑘=𝜀/𝜀_0 =𝜀_𝑟=𝜀_𝑟−𝑗〖𝜀_𝑟〗^"

     介电常数 (k) 等于相对介电常数 (𝜀_𝑟 )，或绝对介电常数 ( 𝜀 )与自由空间介电常数 (𝜀_0) 之比。介电常数的实部 ( 𝜀_r^′) 表示外部电场有多少电能储存到材料中。介电常数的虚部 (𝜀_𝑟^" ) 称为损耗因子，表示材料中有多少电能耗散到外部电场。介电常数的虚部 (𝜀_𝑟^" ) 始终大于 0，通常远远小于 (𝜀_r^′ )。损耗因子同时包括电介质损耗和电导率的效应。

     如果用简单的矢量图 (图 3) 表示复数介电常数，实部和虚部的相位将会相差 90°。其矢量和与实轴( 𝜀_r^′ ) 形成夹角δ 。材料的相对 "损耗" 等于损耗电量与储存电量的比值。

损耗正切或 𝑡𝑎𝑛𝛿定义为介电常数的虚部与实部之比。 D 表示耗散因子， Q 表示品质因数。 损耗正切𝑡𝑎𝑛𝛿可以读成tan delta、 损耗正切角或耗散因子。 有时， "品质因数或Q因数" 也用来描述电子微波材料的特性， 等于损耗正切的倒数。 对于损耗非常低的材料，  𝑡𝑎𝑛𝛿≈𝛿， 所以损耗正切可以用角度单位毫弧度或微弧度来表示。

上海苏州南京常州杭州宁波嘉兴介电常数测试应用领域

无源元件：

电容器、电感器、磁芯、电阻器、压电器件、变压器、芯片组件和网络元件等的阻抗参数评估和性能分析。

半导体元件：

LED驱动集成电路寄生参数测试分析；变容二极管的C-VDC特性；晶体管或集成电路的寄生参数分析

其它元件：

印制电路板、继电器、开关、电缆、电池等阻抗评估

介质材料：

塑料、陶瓷和其它材料的介电常数和损耗角评估

磁性材料：

铁氧体、非晶体和其它磁性材料的导磁率和损耗角评估

半导体材料：

半导体材料的介电常数、导电率和C-V特性液晶材料：液晶单元的介电常数、弹性常数等C-V特性

单测显示 列表扫描显示

液晶CV特性曲线 频响分析（换能器找谐振点）

阻抗扫描曲线

Cs Rs扫描曲线

A.高精度

自动平衡电桥与普通LCR电桥相比， 它能在更宽的频率范围内保证更高的频率精度！ 下图以同惠电桥为例， 对比了自动平衡电桥与普通电桥在0-10MHz频率范围内的精度差别。 目前同惠的自动平衡电桥有TH2839系列、 TH2838系列和TH2828系列。

D.功能与界面

B.高稳定性和高一致性 C.高速度

功能特点图F-1 电容串联等效模型 图F-2 电容器的阻抗频率

F.选配附件

E.材料介电常数测试

TH2839系列配合专用材料测试夹具TH26077以及上位机软件可方便、 精确的测量材料在不同频率下的介电常数。

由于于自然界中不存在纯净的电容， 会包含寄生参数， 我们一般认为实际电容是由本身电容 Cs、 引线电阻 Rs(ESR)， 引线电感 Ls (ESL)串联构成， 等效电路如图F-1所示。

根据阻抗频率图大家可以看到， 在频率远小于谐振频率时， Ls造成的影响忽略不计， 可以等效为只有Cs和Rs串联。 当频率接近谐振点时， Ls的作用就不能忽略不计， 对我们的测量结果影响很大， 当频率远大于谐振频率时， Cs的作用降低， 可以近似认为是Rs和Ls的串联。

以前大容量电容一般应用在低频领域， 所以客户对Ls漠不关心， 只关注Cs、 Rs， 随着新能源汽车的发展， 越来越多的大容量电容应用在新能源里面， 实际使用的频率越来越高， 这时候引线电感Ls的大小直接能影响电容的质量评定， 所以需要精确测量。

客户测试大电容的常见方法一般有两种：

高低频测试法： 先用低频去测试Cs、 Rs， 然后用高频测试Ls， Rs。 这种测试方法要求高低两种测试频率必须远离谐振点，才能降低Ls， Cs造成的误差影响。 所以经常有客户用1MHz去测试大电容来得到Ls值， 但是因为Cs的存在， 同时1MHz这个频率

离谐振点并不足够远， 所以这种方法测试得到的Cs， Ls这两个值都只能算是近似值， 精度有限。

谐振法： 根据阻抗频率图大家可以看到大电容的谐振点阻抗低， 所以用扫频仪产生信号源， 同时测试电容的阻抗， 寻找谐振点， 然后通过计算就能算出Cs和Ls。

若上述两种方法仍无法满足客户测试需求， 建议采用同惠TH2638A双频测试方案来测试大电容， 其测试准确度与速度远远高于上述两种方法。

引线电阻R 引线电感Ls

Cs Rs Ls文件保存：

硬件连接方式： RS232C、 USB、 GPIB、 LAN

数据图像保存格式： TXT、 XLS、 MDB、 CSV、 BMP、 JPG、 PNG

其它功能： 自动记录、 设置文件保存、 用户管理等

保存格式 单次自动保存 列表自动保存结果

单次 列表 扫描

G.选配附件

H.上位机软件

1).通用上位机软件

测试方式：

·工作频率： DC-40 MHz

·最大偏置： ±42 V

·应用： SMD器件， 尤其高频小电容≤3pF或小电感≤1µH， 测试频率≥100kHz,且对D和Q要求高的器件

·工作频率： DC-120MHz

·最大直流偏置: ±42V

·应用： 小型磁环单匝电感量测试， 尺寸大小可定制

·工作频率: DC-100kHz

·最大直流偏置： ±42V

·应用： 测试螺栓电容器，DC_LINK电容

·工作频率： DC-120 MHz

·最大直流偏置: ±42 V

·应用： 用于导线类器件的阻抗测试， 带屏蔽接地端

·工作频率： DC-120MHz

·最大直流偏置: ±42V

·应用： SMD 器件， 尤其高频小电容≤3pF或小电感≤1µH。 测试 频率≥100kHz

·工作频率： DC-15MHz

·最大直流偏置： ±42V

·应用： 用于各种 SMD 器件测试

·工作频率: DC-100kHz

·最大直流偏置： ±42V

·应用： 测试电动汽车用薄膜大容量DC_LINK电容

·工作频率： DC-120 MHz

·DUT尺寸： 10mm – 56mm

·DUT厚度： ≤10mm

·应用： 固体材料的介电分析

·工作频率： DC-13 MHz

·最大直流偏置： ±42 V

·应用： 用于各种直插式轴向和径

向阻抗器件2).压电陶瓷上位机软件

3).阻抗分析软件（等效电路分析软件）

分析设置：

现实生活中不同类型的器件可以被等效成简单的3-4个器件组成的电路模型。 阻抗分析仪上位机提供了7种基本的电路模型用于等效这些器件。 本软件还提供了自动匹配功能， 即如果被测件为黑盒时， 本软件自动匹配与符合的模型并进行参数的计算。 您可以通过仿真的等效电路参数值的阻抗拟合曲线与实际测量的阻抗曲线进行对比， 还可以通过您输入的参数按照您选择的模型进行拟合。 此功能等效的电路模型可以直接输出成TXT文档方便用户保存使用。

分析结果：

主要参数图

图一：计算中 图二：拟合完成 图二：拟合完成

主副参数（导纳圆）技术参数

产品型号 TH2839 TH2839A

测试信号源

信号源输出阻抗 100Ω ， ±1% @1kHz

测试频率

范围 20Hz-10MHz 20Hz-5MHz

分辨率

20.0000Hz - 99.9999Hz 1mHz

100.000Hz - 999.999Hz 10mHz

1.00000kHz - 9.99999kHz 100mHz

10.0000kHz - 99.9999kHz 1Hz

100.000kHz - 999.999kHz 10Hz

1.00000MHz - 10.00000MHz 100Hz

AC测试信号模式

额定值(ALC OFF)： 设定电压为测试端开路时Hcur电压

设定电流为测试端短路时从Hcur流出电流

恒定值(ALC ON)： 保持DUT上电压与设定值相同

保持DUT上电流与设定值相同

AC信号

电压范围 F≤2MHz 5mVrms-- 2Vrms

F >2MHz 5mVrms -- 1Vrms

分辨率

5mVrms -- 0.2Vrms 100μ Vrms

0.2Vrms -- 0.5Vrms 200μ Vrms

0.5Vrms -- 1Vrms 500μ Vrms

1Vrms -- 2Vrms 1mVrms

电流范围 50μ Arms -- 20mArms

分辨率

50μ Arms -- 2mArms 1 μ Arms

2mArms -- 5mArms 2 μ Arms

5mArms -- 10mArms 5 μ Arms

10mArms -- 20mArms 10μ Arms

Rdc测试

电压范围 100mV — 2V

分辨率 100μ V

电流范围 0mA— 20mA

分辨率 1μ A

DC偏置

电压范围 0V — ± 40V

分辨率

0V -- 5V 100μ V

5V -- 10V 1mV

10V -- 20V 2mV

20V -- 40V 5mV

电流范围 0mA— ± 100mA

分辨率

0 A -- 50mA 1μ A

50mA -- 100mA 10μ A

电压源

电压范围 -10V -- 10V

分辨率 s1mV

电流范围 -45mA -- +45mA

输出阻抗 100Ω

显示器

尺寸/类型 7英寸 (对角线)TFT LCD显示器

比例 16： 9

分辨率 800×RGB×480测量功能

测试参数

Cp-D,Cp-Q,Cp-G,Cp-Rp

Cs-D,Cs-Q,Cs-Rs

Lp-D, Lp-Q, Lp-G, Lp-Rp, Lp-Rdc

Ls-D, Ls-Q, Ls-Rs, Ls-Rdc, Rdc

R-X, Z-θ d, Z-θ r

G-B, Y-θ d, Y-θ r

Vdc-Idc

数学功能 A(X+B)+C， X为测试参数， A、 B、 C为输入参数

等效电路 串联、 并联

偏差测量 与标称值的绝对偏差Δ ， 与标称值的百分比偏差Δ %

校准功能 开路OPEN、 短路SHORT、 负载LOAD

量程选择 自动AUTO、 手动HOLD

量程

LCR 100mΩ 、 1Ω 、 10Ω 、 20Ω 、 50Ω 、 100Ω 、 200Ω 、 500Ω 、 1kΩ 、 2kΩ 、 5kΩ 、 10kΩ 、20kΩ 、 50kΩ 、 100kΩ ， 共15档

Rdc 1Ω 、 10Ω 、 20Ω 、 50Ω 、 100Ω 、 200Ω 、 500Ω 、 1kΩ 、 2kΩ 、 5kΩ 、 10kΩ 、 20kΩ 、 50kΩ 、100kΩ ， 共15档

触发模式 INT、 MAN、 EXT、 BUS

触发延迟 0 s -- 999 s， 分辨率100us

测试端配置 四端对

测试电缆长度 0m, 1m, 2m

测量平均 1-255次

测量时间(ms)

速度模式 20Hz 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz

FAST 330 100 20 7.7 5.7 5.6 5.6

MED 380 180 110 92 89 88 88

LONG 480 300 240 230 220 220 220

测量显示范围 a 1×10-18； E 1×1018

Cs, Cp ±1.00000 aF -- 999.999 EF

Ls,Lp ±1.00000 aH -- 999.999 EH

D ±0.00001 -- 9.99999

Q ±0.01 -- 9999.99

R, Rs, Rp, X, Z, Rdc ±1.00000 aΩ -- 999.999 EΩ

G,B,Y ±1. 00000 aS -- 999.999 ES

Vdc ±1.00000 aV -- 999.999 EV

Idc ±1.00000 aA -- 999.999 EA

θ r ±1.00000 a rad -- 3.14159 rad

θ d ±0.0001 deg -- 180.000 deg

Δ % ±0.0001% -- 999.999%

t -99.99℃ -- 1000.00℃

Turn Ratio (待扩展) ±0.00000 -- 1000.00

基本测量准确度 0.05%(详见说明书)

列表扫描

扫描点数 最多201点

扫描参数 测试频率、 AC电压、 AC电流、 DC BIAS电压、 DC BIAS电流

第二扫描参数 无、 量程方式、 测试频率、 AC电压、 AC电流、 DC BIAS电压、 DC BIAS电流、 直流源电压。

注： 已选择的第一扫描参数参数不能再选为第二扫描参数。

触发模式

顺序SEQ 当一次触发后， 在所有扫描点测量。 /EOM/INDEX只输出一次。

步进STEP 每次触发执行一个扫描点测量。 每点均输出/EOM/INDEX， 但列表扫描比较器结果只在最后的/EOM才输出。

列表扫描比较器 可为每个扫描点设置一对下限和上限。

可选择： 通过第一扫描参数判断/通过第二参数判断/不用于每一极限。列表扫描时间标记 在顺序模式中， 将触发点设定为0时， 通过定义时间就可在每个测量点记录测量开始的时间。

图形扫描分析

扫描点数 51、 101、 201、 401、 801点可选

扫描轨迹 主/副参数可选择

显示范围 自动、 锁定

坐标标尺 对数、 线性

扫描参数 频率、 ACV、 ACI、 DCV BIAS/DCI BIAS、 直流电压源

扫描结果显示 主/副参数最大值/最小值、 设定点主/副参数值

扫描图形存储 扫描图形可存储于仪器内部FLASH、 外部USB存储器或上传上位机。

比较器

Bin分档

主参数 9 BIN、 OUT_OF_BINS、 AUX_BIN和LOW_C_REJECT

副参数 HIGH、 IN、 LOW

Bin极限设置 绝对值、 偏差值、 百分偏差值

Bin计数 0 -- 999999

PASS/FAIL指示 满足主参数为9 BIN之一、 副参数为IN， 前面板PASS灯ON， 否则FAIL ON

测量辅助功能

数据缓冲存储功能 201个测量结果可分批读取

保存/调用功能 40组仪器内置非易失存储器测试设定文件

500组仪器USB存储器测试设定文件/截屏图形/记录文件

键盘锁定功能 可锁定前面板按键

接口

USB HOST端口 通用串行总线插座， A类； FAT16/FAT32格式。 U盘存储或条形码扫描

USB DEVICE端口 通用串行总线插座， 小型B类（4个接触位置） ； 与USBTMC-USB488和USB 2.0相符合， 阴接头用于连接外部控制器。

LAN 10/100BaseT以太网， 8引脚， 两种速度选择

HANDLER接口 用于Bin分档信号输出

外部DC BIAS控制 控制TH1778/TH1778S偏置电流源， 最多一台TH1778+5台TH1778S (120A MAX)

RS232C 标准9针， 交叉

GPIB (选件) 24针D-Sub端口（D-24 类） ， 阴接头与IEEE488.1、 2和SCPI兼容。

SCANNER(选件) 与TH2819X、 TH2829X SCANNER接口兼容

基本准确度因子曲线：

注：测试信号电平： 0.3Vrms – 1Vrms

上部数值（无括号的数值）适用于中速和慢速，

下部数值（括号中的数值）适用于快速。

TH26007A磁环测试夹具 

TH26108C四端对贴片测试夹具

TH26063四端测试夹具

TH26008ASMD 元件测试夹具 

TH26009B SMD元件测试钳 

TH26047四端测试夹具

TH26048四端测试夹具 

TH26062A四端测试夹具 

TH26077电介质测试夹具