[發明專利]空間電荷?熱刺激電流的聯合分時測量裝置及其方法

在審

• 申請號: 201710211832.1
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN106908650A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 王亞林;吳建東;尹毅
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R29/24;G01R31/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所31201
• 代理人: 王毓理,王錫麟

1.一種空間電荷-熱刺激電流的聯合分時測量裝置，其特征在于，包括：脈沖模塊、直流高壓模塊、電極模塊和數據采集模塊，其中：脈沖模塊為電極模塊提供激勵源，用于將空間電荷信號轉化成振動信號；直流高壓模塊為電極模塊提供直流電場，用于極化待測試樣；電極模塊與脈沖模塊和直流高壓模塊分別相連，控制待測試樣的溫度并引出空間電荷信號與熱刺激電流；數據采集模塊接收電極模塊的空間電荷信號和熱刺激電流并儲存處理；

所述的脈沖模塊包括：串聯的納秒脈沖電壓源和耦合電容；

所述的直流高壓模塊包括：串聯的直流高壓源和限流電阻；

所述的電極模塊包括：液氮杜瓦罐、溫度控制器、寬頻放大器、金屬腔體、水平設置于金屬腔體內的上電極、下電極、半導電片、電加熱圈、保護極、壓電傳感器和電流測量極，其中：上電極、半導電片、下電極和壓電傳感器從上而下依次共軸設置，下電極、電流測量極和保護極從內而外同心設置；待測試樣的上表面與半導電片緊密接觸，下表面與下電極、電流測量極和保護極的上表面緊密接觸，保護極貼壁設置于金屬腔體的內側并位于半導電片的下方，電加熱圈設置于保護極內并與溫度控制器相連；壓電傳感器與寬頻放大器相連，液氮杜瓦罐與金屬腔體相連。

2.根據權利要求1所述的聯合分時測量裝置，其特征是，所述的上電極為上圓柱下圓盤結構，圓柱伸出金屬腔體，圓盤與半導電片緊密接觸，圓柱的頂端與耦合電容、限流電阻分別相連。

3.根據權利要求1所述的聯合分時測量裝置，其特征是，所述的圓柱外套設有上電極絕緣盤，該上電極絕緣盤為上圓柱下圓盤結構，圓盤與金屬腔體的內壁貼合，中央開有與上電極的圓柱相配合的通孔。

4.根據權利要求1所述的聯合分時測量裝置，其特征是，所述的半導電片與上電極的圓盤的外徑相同，并大于保護極的內徑。

5.根據權利要求1所述的聯合分時測量裝置，其特征是，所述的保護極為環狀結構，環狀結構的內側向內凸起，外側設有凹槽；該凸起與壓電傳感器之間留有通孔。

6.根據權利要求1所述的聯合分時測量裝置，其特征是，所述的下電極內上方埋設有熱電偶，熱電偶與溫度控制器相連。

7.根據權利要求1所述的聯合分時測量裝置，其特征是，所述的待測試樣的外徑大于半導電片的外徑。

8.根據權利要求1所述的聯合分時測量裝置，其特征是，所述的電流測量極為截面為長方形的金屬圓環，該電流測量極通過單刀雙擲開關和電流表與計算機相連。

9.根據權利要求8所述的聯合分時測量裝置，其特征是，所述的單刀雙擲開關的兩個輸出端分別連接電流表和大地。

10.一種基于上述任一權利要求所述裝置的聯合分時測量方法，其特征在于，當待測試樣溫度穩定在高于或者等于室溫的某一溫度后，啟動納秒脈沖電壓源和直流高壓源，則待測試樣內產生空間電荷；單刀雙擲開關的輸出端接地，空間電荷信號依次通過下電極、壓電傳感器和寬頻放大器輸入示波器；示波器對待測試樣內產生的空間電荷信號進行采集并傳遞至計算機，采集一段設定的時間后向金屬腔體內充入液氮對待測試樣降溫，達到制定溫度后斷開液氮并關閉直流高壓源，溫度控制器對待測試樣按一定的速率升溫至一定溫度；升溫過程中交替測量空間電荷和熱刺激電流：測量空間電荷時，單刀雙擲開關的輸出端接地，納秒脈沖電壓源繼續施加脈沖激勵，示波器繼續采集待測試樣的空間電荷信號，對待測試樣的空間電荷進行測量，并將數據傳至計算機；測量熱刺激電流時，關閉納秒脈沖電壓源，單刀雙擲開關的輸出端與電流表相連，待測試樣中的熱刺激電流通過電流測量極后被電流表測量，數據被傳至計算機進行處理。