TH2851阻抗分析仪测量介电常数应用方案

一、应用背景

在材料介电常数的测试中，网络分析仪作为一种常用手段，在低频段的应用存在明显局限。通常情况下，其测试频率下限仅为100MHz，难以满足对低频介电性能的表征需求。此外，该方法的整体测试成本较高，尤其是专用夹具价格昂贵，进一步限制了其在低频领域的广泛应用。

针对上述痛点，本文介绍一种更为经济高效的解决方案——采用阻抗分析仪进行低频介电常数测试。以同惠电子TH2851阻抗分析仪配合TH26077专用夹具为例，该方案的测试频率下限可延伸至20Hz甚至更低，完美覆盖了网络分析仪难以触及的低频区间。

本文将重点分享该方案在西安某大学微电子学院的实际应用案例，详细记录了针对新型薄膜材料的完整测试方法与操作流程，旨在为相关领域的科研与检测工作提供有价值的参考。

二、测试方法

阻抗分析仪测试介电常数方法为平行板测试法

图：平板测试法原理

使用此方法可以直接在夹具上读出材料厚度，此夹具可以测试的参数有电容(C)、耗损因数(D)、介电常数(εr', εr'')

三、测试原理：

介电常数公式

四、系统配置

TH2851

TH26077夹具

介电常数软件为选件，开通后在TH2851界面直接选择对应的参数即可，分别可以单测、列表扫描、曲线扫描，下图为曲线扫描界面。

图：仪器，夹具和软件

测试材料

图：测试材料

五、仪器夹具设置流程

1.首先旋转千分尺旋钮观察电子读数，并观察仪器lzl值，接近于零时，将千分尺归零

2.将样品放在测试台上并压紧材料

六、软件操作流程

1. 设置 TH2851 的测试状态

按“CAL”按钮，将测量夹具选“0m”

2. 选择合适的电极大小并连接夹具和 TH2851，并对夹具进行检查并对夹具的电极进行平整度调节。先不要进行开路和短路校准。

3. 将 TH26077 夹具设置成开路状态。

4. 按 TH2851 的“CAL”按键，选择“夹具校准”，并“开始夹具校准”

5. 选择“用户标准件”里的“100kHz”，按“确认”，确保 TH26077 夹具处于正确的开路设置状态，并按“开始”。TH2851 会连续进行相位校准和开路校准。

6. 开路校准结束后会提示进行短路校准，先将 TH26077 夹具设置成短路状态，然后按“开始”进行短路校准。

7. 短路校准结束后会提示进行负载校准，先将 TH26077 的开短路件移除，并将两个电极间距调整至 0.2 厘米，然后按“开始”进行负载校准。校准期间请远离 TH26077 夹具并避免空气流动对负载校准的干扰。

8. 校准完毕后点击“完成”按钮。

9. 点测界面按 LCR METER 区域的“Meas”按钮进入测量设置;列表模式在列表总菜单;扫描模式按 RESPONSE 区域的“Meas”按钮，可以对 TH26077的屏蔽电极种类和介质厚度进行设置。

10. 测量参数选择介电即可进行测试并观察测试值记录。

七、其他应用

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

液晶单元：

介电常数、弹性常数等C-V特性