表面電位衰減測(cè)試系統(tǒng)

（評(píng)估介質(zhì)材料表面電荷動(dòng)態(tài)衰減行為及陷阱能級(jí)分布）

       表面電位衰減測(cè)試系統(tǒng)是一款面向材料電學(xué)特性研究的高精度、多功能分析設(shè)備，專為評(píng)估介質(zhì)材料表面電荷動(dòng)態(tài)衰減行為及陷阱能級(jí)分布而設(shè)計(jì)。系統(tǒng)集高壓極化、溫控、快速信號(hào)采集及智能化分析于一體，支持針、柵、板三種電極配置，可模擬不同溫濕度環(huán)境下的材料電荷動(dòng)態(tài)響應(yīng)，為絕緣材料、功能薄膜、電子器件等領(lǐng)域的研發(fā)與質(zhì)量控制提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。

測(cè)試原理
表面電位衰減是通過(guò)電暈放電給絕緣材料表面進(jìn)行充電，充電過(guò)程中電暈中的電荷會(huì)進(jìn)入材料內(nèi)部。基于陷阱理論，這些空間電荷會(huì)被材料內(nèi)部的陷阱所捕獲形成表面電位。材料另一面與地電極相連，在撤去外加電壓后電荷逐漸脫陷從而形成電位衰減過(guò)程。電位的衰減主要是由于充電過(guò)程中的入陷電荷通過(guò)電荷輸運(yùn)流入地電極形成的?；谝陨侠碚摯罱吮砻骐娢凰p測(cè)試系統(tǒng)，如圖所示。

        從圖中可知，該測(cè)試系統(tǒng)主要由加壓模塊、測(cè)量模塊、溫控模塊、傳動(dòng)模塊和采集模塊等組成。加壓模塊包括高壓直流電源、高壓放大器、信號(hào)發(fā)生器；電極模塊包括與高壓放大器相連的針電極、與高壓直流電源相連的均壓網(wǎng)（柵極）和試樣另一面相連的地電極；傳動(dòng)模塊主要是由與地電極相連的傳送軌道和控制系統(tǒng)組成，可以勻速地將試樣送至高壓探頭下。溫控模塊主要是由與地電極相連的加熱帶和溫控系統(tǒng)組成，以保證被測(cè)材料在不同恒溫下進(jìn)行測(cè)量。采集模塊主要包括高壓探頭、高速高壓靜電電壓表、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)。

系統(tǒng)基于表面電荷動(dòng)態(tài)衰減法，通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)材料陷阱特性分析：
① 高壓極化：施加±30 kV電壓使樣品表面帶電，形成初始電位；
② 環(huán)境模擬：加熱臺(tái)精確控溫（±0.2℃），電極箱調(diào)節(jié)濕度，模擬實(shí)際工況；
③ 電位監(jiān)測(cè)：極化結(jié)束后，實(shí)時(shí)采集表面電位衰減信號(hào)（精度1 V，頻率＞1 Hz），記錄電位-時(shí)間曲線；
④ 數(shù)據(jù)分析：內(nèi)置算法解析衰減速率、陷阱深度及密度分布，量化材料電荷存儲(chǔ)與遷移特性。

技術(shù)規(guī)格
充電電源：±30 kV
加熱臺(tái)溫度范圍：室溫 ~ 160 ℃
控溫精度：± 0.2 ℃
輸入電壓：AC 220 V ±10%，50 Hz
額定輸出電壓：0～+30kV
額定輸出電流：≤ 1 mA
電壓調(diào)整率：≤ 0.1%
負(fù)載調(diào)整率：≤ 0.5%
穩(wěn)定性：≤ 0.1 %/h
溫度系數(shù)：≤ 0.1 %/℃
測(cè)量范圍：0 ~ ±10 kV
測(cè)量精度：優(yōu)于滿量程的±0.1%
響應(yīng)速度：1 kV階躍變化響應(yīng)時(shí)間<200 μs；20 kV階躍變化響應(yīng)時(shí)間<5 ms
（10%~90%）
數(shù)據(jù)采集卡：8路模擬輸入, 100 kS/秒； 16位分辨率
電位測(cè)量精度：1V
電位信號(hào)采集頻率：高于1秒1次
電位信號(hào)采集模塊：配備采集卡，可將電位計(jì)采集的信號(hào)自動(dòng)輸入電腦
極化電極：針、柵、板電極
電極材質(zhì)：銀或黃銅
電極支架：配合電極尺寸定制支架，各電極間隙可調(diào)0~100mm動(dòng)態(tài)可調(diào)
電極箱體：電極箱體可集成安裝電極、電極支架、加熱臺(tái)、具備濕度調(diào)節(jié)能力
響應(yīng)速度：5 ~ 20ms