電子陶瓷專業(yè)實驗講義改

1、電子陶瓷專業(yè)實驗湖北大學(xué)物電學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系2013-9目 錄實驗一 電介質(zhì)材料的介電常數(shù)及損耗與頻率的關(guān)系1實驗二 電介質(zhì)材料的介電常數(shù)及損耗與溫度的關(guān)系5實驗三 PTC熱敏電阻器伏安特性測試7實驗四 PTC陶瓷熱敏電阻器的溫度特性測試10實驗五 傳輸法測試壓電陶瓷參數(shù)13實驗六 金相顯微鏡觀察材料的顯微結(jié)構(gòu)17實驗七 四探針方法測量半導(dǎo)體的電阻率19實驗八 ZnO壓敏電阻綜合特性參數(shù)的測試24實驗九 測量磁滯回線實驗28實驗十 電子陶瓷粉體的結(jié)構(gòu)分析32實驗一 電介質(zhì)材料的介電常數(shù)及損耗與頻率的關(guān)系<一> 實驗?zāi)康?1熟練掌握MODEL TH2816型寬頻LCR數(shù)字電橋的使

2、用；2測量幾種介質(zhì)材料的介電常數(shù)（）和介質(zhì)損耗角正切（tand）與頻率的關(guān)系，從而了解它們的、tand 的頻率特性。<二> 實驗儀器 TH2816型寬頻LCR數(shù)字電橋、樣品<三> 實驗原理介電常數(shù)，又稱電容率，是電位移D與電場強度E之比 = D/E ，其單位為F/m ，真空的介電常數(shù) F/m ，而相對介電常數(shù)為同一尺寸的電容器中充入電介質(zhì)時的電容和不充入電介質(zhì)時真空下的電容之比。介電常數(shù)小的電介質(zhì)，其分子為非極性或弱極性結(jié)構(gòu)，介電常數(shù)大的電介質(zhì)，其分子為極性或強極性結(jié)構(gòu)。在交變電場作用下，電介質(zhì)的介電常數(shù)為復(fù)數(shù)，復(fù)介電常數(shù)的實部與上述介電常數(shù)的意義是一致的，而虛部表示損

3、耗。介質(zhì)的介電損耗是指由于導(dǎo)電或交變電場中極化弛豫過程在電介質(zhì)中引起的功率損耗。這一功率損耗是通過熱耗散把電場的電能消耗掉的結(jié)果。電介質(zhì)的介電損耗一般用損耗角正切tand 表示，并定義為：。在直流電場下，電介質(zhì)內(nèi)只有泄漏電流所產(chǎn)生的電導(dǎo)損耗；但在交變電場中，除電導(dǎo)損耗外還存在著各種形式的極化所產(chǎn)生的損耗，即松弛極化損耗。（松弛極化：當材料中存在著弱聯(lián)系的電子、離子和偶極子等松弛質(zhì)點時，熱運動使這些松弛質(zhì)點分布混亂，而電場力卻使這些質(zhì)點按電場分布，最后在一定的溫度下，電場的作用占主導(dǎo)、發(fā)生極化。這種極化具有統(tǒng)計性質(zhì)，叫做熱松弛極化。松弛極化的帶電質(zhì)點在熱運動時移動的距離可以有分子大小，甚至更大。

4、另外，此時的質(zhì)點需要克服一定的勢壘才能移動，因此這種極化建立的時間較短，可達10-210-9秒，并且需要吸收一定的能量，所以這種極化是一種不可逆的過程，松弛極化多發(fā)生在晶體缺陷處或玻璃體內(nèi)。）此時，復(fù)介電常數(shù)的虛部與實部的比值，即為介電損耗值，即，又稱介質(zhì)損耗因數(shù)。是電介質(zhì)的電位移D由于極化弛豫而落后電場E的一個相位角。由于介質(zhì)的各種極化機構(gòu)在不同的頻率范圍有不同的響應(yīng)和不同頻率下產(chǎn)生不同的電導(dǎo)率，所以介質(zhì)的介電常數(shù)和介電損耗都是隨頻率的變化而變化。如不考慮邊緣效應(yīng)，平板試樣的電容量可用下式表示： （1）式中 s 電極的面積，米2；d 介質(zhì)的厚度，米； 介質(zhì)材料的相對介電常數(shù)。將的值代入（1）

5、式，得到： （2） 由此得 （3） 如果電極呈圓形，當其直徑為D米時，介電常數(shù)的計算公式如下： 其所用單位d 米， , D 米。測量原理如下：電感線圈，電容器組成的串聯(lián)諧振回路其品質(zhì)因數(shù)Q為： （4）式中x是電容器或電感線圈在諧振頻率時的電抗，R是整個電路中的有效串聯(lián)電阻。如圖所示，在一個調(diào)諧電路中，接上一個交變電動勢Ui，當回路諧振時，電容器兩端的電壓為電動勢Ui的Q倍即圖（1） （5）（5）式表示串聯(lián)諧振時電容器（或電感線圈）上電壓為電源電壓Ui的Q倍，若Ui為一固定的已知值，只需測量UC，就能求出回路Q值。 （6）<四> 實驗步驟（1）接通電源，電橋開始自檢。自檢結(jié)束后，面板

6、顯示：顯示A：C（電容） 顯示B：D（即損耗tand） 顯示C：F（顯示：1.00kHz）速度：慢（40ms A/D積分時間） 讀數(shù)：直讀 等效：串聯(lián) 偏置：OFF方式：連續(xù) 量程：自動 打?。篛FF（2）使用按鍵顯示A、顯示B在LCR上選擇測試參數(shù)；如果需要測量的是電容C和損耗tand，則不需要另外選擇。等待儀器穩(wěn)定20 分鐘后，對儀器進行清 “0”； 為保證可靠的清零和校準測量，請遵守以下規(guī)則： 在清“0”完成后應(yīng)保持測試導(dǎo)線的形態(tài)與清“0”時一致。 短路清“0”時應(yīng)使用隨機提供的鍍金短路板或低阻導(dǎo)線使測量端短接，注意不要使HD、HS和LD、LS直接連在一起，使用夾具短路時在短路板或低阻導(dǎo)

7、線插入后應(yīng)保持HD、HS和LD、LS本身未直接連在一起。 在所需的測量條件下（頻率、電平、積分時間或測量速度）進行清“0”。 清“0”步驟如下： 開路清“0”。按【上檔】【開路】后，顯示器A：OPEN，顯示器B：PF-SAL 此信息提醒操作人員將測試端形成開路形式（即將被測件去掉），并指出當前將執(zhí)行點頻清“0”。若需執(zhí)行開路掃頻清“0”，按【】或【】顯示信息變換為： 顯示A：OPEN，顯示B：SF-CAL 短路清“0”。按【上檔】【短路】后，顯示器A：SHORT，顯示器B：PF-SAL 提醒操作人員將測試端正確的短路。點頻與掃頻切換與開路相同。（3）將被測圓形陶瓷片接在測試夾具上，并將樣品由測

8、試架引出的兩極接入LCR數(shù)字電橋。電橋?qū)Ρ粶y器件施加一定的電壓和電流，可將“顯示”調(diào)至“V/I”，顯示其值；（4）選擇合適的等效方式：按“等效”鍵即可選擇串、并聯(lián)或自動等效方式（即將被測器件看作是串聯(lián)或并聯(lián)的等效方式），當選擇“自動”時，儀器將自動選擇，判別規(guī)格為： 當阻抗大于1k時，自動選擇并聯(lián)等效方式；阻抗小于1k時，自動選擇串聯(lián)等效方式。一般的，對于低阻抗元件（大電容小電感）應(yīng)使用串聯(lián)等效方式；而對于高阻抗元件（小電容大電感）應(yīng)使用并聯(lián)等效方式。（5）選擇不同的測量頻率，測出不同頻率下的電容C和損耗tg 的值；選擇頻率的方法為：按或鍵可選擇26個典型的頻率點。也可按鍵上當修正,顯示器A

9、顯示當前頻率值（以kHz為單位）,按=,輸入所要求的頻率,按進入開始,儀器進入正常測量狀態(tài).（可設(shè)置的頻率范圍為：20 Hz 150 kHz）。（6）再分別將內(nèi)偏調(diào)到5V, 10V重復(fù)測量.<五> 實驗要求（1）根據(jù)實驗原理和實驗程序進行實驗；（2）由測量數(shù)據(jù),進行轉(zhuǎn)換:C；（3）用origin軟件繪圖：打開work sheet,輸入數(shù)據(jù),繪出 f和 tg f關(guān)系曲線；（4）對所得曲線進行分析：分析e，tand與頻率變化的原因，并分析產(chǎn)生誤差的可能性；（5） 比較不同偏壓下的 , tg 與頻率關(guān)系曲線的異同，并分析原因。實驗二 電介質(zhì)材料的介電常數(shù)及損耗與溫度的關(guān)系<一>

10、; 實驗?zāi)康?熟練掌握MODEL TH2816型寬頻LCR數(shù)字電橋的使用；2測量幾種介質(zhì)材料的介電系數(shù)（）和介質(zhì)損耗角正切（tand）與溫度的關(guān)系，從而了解它們的 、tand 的溫度特性。<二> 實驗儀器 TH2816型寬頻LCR數(shù)字電橋、加溫爐（帶數(shù)字溫度顯示器）、樣品<三> 實驗原理1、介電常數(shù)介質(zhì)的介電常數(shù)表征介質(zhì)材料在電場中的極化程度，與測量頻率、溫度和濕度密切相關(guān)。這些關(guān)系的特性和介電系數(shù)值的大小都取決于極化的成份和介質(zhì)的尺寸。2、介電損耗tg介質(zhì)損耗是用于交流電路中的電介質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)之一，引起介質(zhì)損耗的原因常因介質(zhì)種類不同而異。有兩種基本的損耗機理：

11、漏電損耗（高溫時較顯著）和松馳極化所引起的損耗。介質(zhì)損耗可用消耗的功率表示：P=UIcos=U2Ctg。此式說明，U2C一定時，損耗可用tg表示，稱為介質(zhì)損耗因數(shù)。是電介質(zhì)的電位移D由于馳豫極化而落后電場的一個相位。本實驗使用專用的能同時測量介質(zhì)電容量和耗損以及電感和電阻的LCR數(shù)字電橋。其原理是測出跨在元件上的電壓和流過元件的電流之后，通過計算得到被測元件的元件值。<四> 、tg與溫度T的關(guān)系一般中性電介質(zhì)材料的介電常數(shù)隨溫度變化不大，但具有松弛式極化的材料其則隨溫度變化非常激烈，一般呈非線性關(guān)系，并出現(xiàn)峰值。對于一般介質(zhì)來說，當溫度開始上升時，tg都有不同程度的增加。對有松弛式

12、極化的介質(zhì)，在溫度較低時，tg隨T上升將出現(xiàn)極大值。當溫度上升到一定值時，漏導(dǎo)損耗將占主要地位時，tg又將上升。<五> 實驗步驟 (1)顯示A：C（電容） 顯示B：D（即損耗tand） 顯示C：F（顯示：1.00kHz）速度：慢（40ms A/D積分時間） 讀數(shù)：直讀 等效：串聯(lián) 偏置：OFF方式：連續(xù) 量程：自動 打?。篛FF(2)使用按鍵顯示A、顯示B在LCR上選擇測試參數(shù)；如果需要測量的是電容C和損耗tand，則不需要另外選擇。等待儀器穩(wěn)定20 分鐘后，對儀器進行清 “0”；(3)將被測圓形陶瓷片接在電爐子中的測試夾具上，并將樣品由測試架引出的兩極接入LCR數(shù)字電橋。電橋?qū)?/p>

13、被測器件施加一定的電壓和電流，可將“顯示”調(diào)至“V/I”，（1）接通電源，電橋開始自檢。自檢結(jié)束后，面板顯示：顯示其值；(4)選擇合適的等效方式；(5)對樣品升溫（實驗溫區(qū)：室溫 250 ）。溫度相對恒定后，依據(jù)具體情況記錄電容C和損耗tg 的值：如果溫度的變化比較大，則可以每間隔 1 記錄一次電容C和損耗tg 的值，如果溫度變化不大，可以每間隔 5 甚至是 10 記錄一次。<六> 實驗要求(1) 由測量數(shù)據(jù),進行轉(zhuǎn)換:C；(2) 用origin軟件繪圖,打開work sheet,輸入數(shù)據(jù),繪出 T 和 tg T關(guān)系曲線.(3) 分析曲線起伏的原因，并與理論比較。實驗三 PTC熱敏

14、電阻器伏安特性測試<一> 實驗?zāi)康耐ㄟ^熱敏陶瓷材料PTCR的I-V特性的測量，學(xué)會和掌握一般熱敏電阻器的靜態(tài)伏安特性的測量方法，并通過對實驗數(shù)據(jù)的處理和分析了解PTC熱敏電阻器的靜態(tài)伏安特性與其電阻溫度特性，功率電阻特性的關(guān)系及其電壓效應(yīng)的影響。而且還可以學(xué)會從中獲得材料（或器件）的盡可能多的有關(guān)性能參數(shù)。例如耗散系數(shù)d，恒溫功率P恒以及耐電壓Um等。<二> 實驗內(nèi)容測量給定樣品的靜態(tài)I-V特性曲線。<三> 原理及線路通過緩慢均勻地改變電源電壓，使得通過樣品的電流和端電壓也相應(yīng)的發(fā)生變化。由于元件在電壓作用下，焦耳熱將導(dǎo)致元件自身溫度發(fā)生變化。這種自熱效應(yīng)和

15、電壓效應(yīng)將使元件電阻也發(fā)生相應(yīng)的變化。在具體的實驗條件下，若讓電壓變化得足夠地慢，元件將處于熱平衡狀態(tài)，各平衡點的電壓和電流的關(guān)系即為元件在該環(huán)境溫度下的靜態(tài)伏安特性。由本課程的知識可知，I-V特性和功率電阻特性是簡單的坐標變換關(guān)系，因而由所測得靜態(tài)伏安特性可以得到功率電阻特性：從而可進一步求得逐步施加電壓到Umax情況下的實際溫度特性。本實驗采用直流可調(diào)穩(wěn)壓電源通過元件的電流和電壓得到。其體線路如圖。基本參數(shù)說明：1、零功率電阻：在規(guī)定溫度下測量熱敏電阻的電阻值。當由于電阻體內(nèi)部發(fā)熱引起的電阻值變化相對于總的測量誤差來說可以忽略不計時測得的電阻值。2、標稱零功率電阻：即在室溫25時的零功率電

16、阻值R25，也稱額定零功率電阻值。3、最小電阻Rmin：在低于開關(guān)溫度時最小的零功率電阻值。4、開關(guān)溫度Tsw：PTC熱敏電阻的電阻值開始發(fā)生躍增時的溫度，亦稱居里溫度或居里點。5、開關(guān)電阻：指對應(yīng)于開關(guān)溫度時的零功率電阻值。6、最大電壓：在規(guī)定的環(huán)境溫度和靜止空氣中，允許連續(xù)施加在PTC熱敏電阻上的最大直流或交流電壓。7、平衡點電阻：指在25的靜止空氣中，對PTC熱敏電阻施加最大工作電壓Umax，當電阻體溫度平衡時所具有的電阻值。Tp表示平衡點溫度。8、不動作電流（常態(tài)電流）：指當PTC熱敏電阻串聯(lián)在負載電路中，當電路處于正常工作狀態(tài)時流過PTC熱敏電阻的電流值。此電流值不足以使其溫度升高超

17、過居里溫度。9、動作電流：室溫25指使PTC熱敏電阻的阻值因自熱而急劇上升所需的電流值。10、零功率電阻溫度系數(shù)：在規(guī)定溫度下，PTC熱敏電阻的零功率電阻的相對變化與引起該變化的相對溫度增量之比。11、耗散系數(shù)d：規(guī)定的環(huán)境條件下，PTC熱敏電阻耗散功率的變化與相應(yīng)溫度變化之比。12、絕緣耐電壓：在連續(xù)工作條件下，允許加到PTC熱敏電阻引出端與外層封裝面之間的最大峰值電壓。<四> 實驗步聚1. 記下室溫Tu=，并用萬用電表測出此時熱敏電阻的電阻值。2. 置樣品于樣品盒內(nèi)的夾具上。3. 掃圖接好線路。4. 打開電源開關(guān)，并調(diào)到0伏輸出。5. 緩慢且均勻地升電壓，直到為最大量程（或電流

18、稍回升的趨勢時），電壓每3v上升，可適當調(diào)節(jié)變阻箱的電阻值RN，熱敏電阻兩端的電壓值ut約為總的輸出電壓u的一半，使在每個電壓點要等到熱敏電阻上的電壓值不在變化時記錄數(shù)據(jù)（總的輸出電壓u、變阻箱的電阻值RN、熱敏電阻兩端的電壓值ut。(如果有條件，可測出每電壓點的樣品溫度Tt)。6. 總的輸出電壓u上升到ut的最大耐壓值時對應(yīng)總的輸出電壓值。7. 關(guān)掉全部電源，實驗結(jié)束。<五> 實驗要求1. 在坐標紙上描給出I-V曲線，并標出刻度和單位。2. 假定元件在轉(zhuǎn)變以后的溫度T=Tc（恒功率區(qū)）根據(jù)此時的P和Tu的值估算出耗散系數(shù)d：3. 誤差分析。實驗四 PTC陶瓷熱敏電阻器的溫度特性測

19、試<一> 實驗?zāi)康?掌握電橋法和分壓法測量PTC熱敏電阻器的阻溫特性。2利用非線性函數(shù)關(guān)系的評定作出本實驗的最佳曲線。<二> 實驗基本原理正溫度系數(shù)PTC熱敏半導(dǎo)體陶瓷材料的電阻率r是隨溫度T升高而增大，當PTC熱敏電阻器用作溫度傳感器時，要求高的電阻溫度系數(shù)值。在(Tb，Rb)，(Tp，Rp)之間， lgRT與T近于線性關(guān)系，電阻溫度系數(shù)可以用這兩點割線的斜率來表示。對任一溫度T（Tb到Tp之間），則有：根報電阻溫度系數(shù)的定義為： 整理得： 將(Tp，Rp)點代入上式，有：式中，Rb溫度Tb下的零功率電阻值 Rp溫度Tp下的零功率電阻值在測量熱敏材料的溫度特性時。要求

20、在零功率下進行。所謂元件的零功率，是指在元件上所加電壓不使元件本身發(fā)熱而引起阻值變化的最大功率，一般熱敏電阻的零功率約為幾伏的范圍。本實驗介紹兩種測試方法，即電橋法和分壓法：1電阻式電橋法：（亦即比較法）電橋電路是測量電阻的一種常見電路：其基本原理圖如圖一所示圖中電橋可用惠斯登電橋RN可調(diào)節(jié)標準電阻。Rt為樣品，K為開關(guān)，先將K與Rt接通記下指示電壓表上的指針的位置。然后將K與RN接通。調(diào)節(jié)RN使電壓表上的指針與接Rt時的位置相同。因此，這時Rt=RN，測量時樣品Rt置于溫度可以控制的衡溫器內(nèi)。當Rt隨著溫預(yù)發(fā)生變化時，調(diào)節(jié)RN可以測出不同溫度下的Rt=RN，但由于PTC熱敏電阻的阻值隨溫度的

21、變化很大，約為兩個數(shù)量級以上，一般的電橋不易滿足測量要求。所以我們再介紹下面的分壓法。2分壓法：圖 二圖 一分壓法測量電阻的電路可分為以下兩種：圖一所示電路中，E為一直流穩(wěn)壓電流取1.5伏左右，Rt為樣品，R2為標準可調(diào)電阻，K為開關(guān)，V、V1為直流電壓表一般采用數(shù)字式直流電壓表。當K與Rt接通時，調(diào)節(jié)RN使V1讀數(shù)為某一值，然后將K與R2接通。此時RN不變，調(diào)節(jié)R2使V1的讀數(shù)不變，雖然這時RN= Rt。這種測量充分保證了元件的零功率，但要求RN的變化范圍很大。而圖二所示的電路既能夠保證元件的零功率，又可克服上述困難。在圖二中，Rt為樣品，RN為標準可調(diào)電阻，E為直流穩(wěn)壓電源，V與V1為數(shù)字

22、式直流電壓表。Rt可由下式給出：原則上測量時，固定V和V1測得RN即可求出Rt。由于Rt隨溫度的升高而增大，加上Rt上的電壓也隨之不斷增大，如果一開始給定的電流電壓V滿足零功率的要求時，以后出現(xiàn)超過零功率的情況。在測量時如果取V/V1=11，則有Rt=10RN的值可通過標準電阻RN使指示電壓表V1的讀數(shù)為常數(shù)，而V是電源，平衡時即可讀得Rt這種方法的精度很高。<三> 實驗設(shè)備1超級恒溫器一臺2數(shù)字式直流電壓表12臺。3直流穩(wěn)壓電源一臺。 4標準電阻箱一臺。5樣品（阻值10K左右）。6250數(shù)字溫度計一臺。<四> 實驗步聚1. 本實驗采用圖二所示的電路，按圖連線。2. 按

23、圖二接好電路，得到V=1.43V,V1=0.13V。3. 將樣品及其夾具置于恒溫器內(nèi)。4. 從室溫起，溫度每上升5，記下Rt的值。5. 作出RtT關(guān)系的最佳曲線。實驗五 傳輸法測試壓電陶瓷參數(shù)<一> 實驗?zāi)康?掌握壓電陶瓷性能參數(shù)的測試方法。2測量壓電陶瓷的諧振頻率，和反諧振頻率，并由此算出機電耦合系數(shù)、。3測量諧振阻抗|Zm|和機械品質(zhì)因素Qm。4測試頻率常數(shù)。<二> 實驗原理常利用壓電陶瓷材料的諧振特性作壓電器件。因為陶瓷片是一彈性體，存在固有諧振頻率，當外界作用的頻率等于諧振頻率時，陶瓷片就產(chǎn)生機械諧振，諧振時振幅最大，彈性能量也最大。陶瓷片有壓電效應(yīng)，因此，可采

24、用輸入電訊號的方法，利用逆壓電效應(yīng)，是陶瓷片產(chǎn)生機械振動，而陶瓷片的機械振動又可利用正壓電效應(yīng)而輸出電信號，從而可制成壓電振子。將壓電振子（經(jīng)極化工藝處理的壓電陶瓷片）接入一特定的傳輸網(wǎng)絡(luò)中（如圖一.A、B兩點），外加一定的信號電壓給壓電振子，并逐步改變電壓頻率，當頻率調(diào)到某一數(shù)值時，壓電振子產(chǎn)生諧振。此時振子阻抗最小，輸出電流最大，以表示最小阻抗（或最大導(dǎo)納）的頻率。當頻率繼續(xù)增大到另一頻率時，振子阻抗最大，輸出電流最小，以表示最大阻抗（或最小導(dǎo)納）的頻率。我們把阻抗最小的頻率近似作為諧振頻率，阻抗最大的頻率近似作為反諧振頻率。圖一 p型網(wǎng)絡(luò)傳輸法測試線路 圖二（a） 壓電振子阻抗特性曲線

25、圖二 (b) 壓電振子電流-頻率特性曲線我們可以將壓電振子在諧振頻率附近的參數(shù)和特性用一相應(yīng)電路的參數(shù)和特性來表示，這個電路稱為電振子的等效電路。L1動態(tài)電感。C1動態(tài)電容。R1動態(tài)電阻（或串聯(lián)諧振電阻）C0并聯(lián)電容（或靜態(tài)電容）圖三壓電陶瓷材料的機電耦合系數(shù)是綜合反映壓電陶瓷材料性能的參數(shù)，是衡量材料壓電性能好壞的一個重要物理量。它反映了壓電陶瓷材料的機械能與電能之間的耦合效應(yīng)。通過諧振頻率和反諧振率（如果較小的話）可直接計算出、如果樣品是圓片 如果樣品是薄長片 頻率常數(shù)是表征材料特性的另一個參數(shù)，定義為諧振頻率與另一確定振子的尺寸之乘積，對于長條振子，此尺寸為長度，對于圓片徑向振子，此尺寸

26、為直徑，頻率常數(shù)為赫· 米，或千赫·毫米，例如薄長片振子沿長度方向伸縮振動的頻率常數(shù)為（=·）知道了材料的頻率常數(shù)，就可以根據(jù)所要求的頻率來確定壓電振子的尺寸。用代替法測出|Zm|，并由Zm計算機械品質(zhì)因素QmR1等效電阻|Zm|，單位是WCT為低頻電容（用低頻電橋測得）對于圓形的薄陶瓷片（D/t<10），圓片徑向擴張振動，則為試樣電極直徑（m）；為試樣厚度（m）；<三> 實驗步聚1、的測量把壓電振子接入測試線路的A、B兩點如（圖一），終端電阻接1kW或5.1W（撥K2 波段開關(guān)），K1撥到樣品擋，調(diào)節(jié)訊號發(fā)生器從低頻到高頻，使超高頻電壓表指示最

27、大。此時電子計數(shù)頻率計上的讀數(shù)，即為諧振頻率。撥開K2，使終端電阻接到1k處，繼續(xù)增大信號發(fā)生器的頻率，使高頻電壓表指示最小，此時數(shù)字頻率計上指示的頻率，即為反諧振頻率。2諧振阻抗|Zm|的測量。把波段開關(guān)K1撥到C處，也就是用無感電阻替代了壓電振子。K2撥回到1kW或5.1W處（與測相同）調(diào)節(jié)信號發(fā)生器到諧振振頻率處，改變電阻箱阻值，使超高頻率電壓表指示與替代前接壓電振子完全相同（撥動K1電壓表指示不變），此時電阻箱的阻值，即為諧振阻抗|Zm|。3用電容電橋測出樣品的CT。4用游標卡尺測出樣品D、t。5更換樣品（更換時要輕輕夾放）重復(fù)以上操作。<四> 計算樣品名稱|Zm|Kp（K

28、31）Qm<五> 注意事項信號發(fā)生器在開機前，應(yīng)將輸出細調(diào)電位器旋至最小，開機后過載指示燈熄滅后，再逐漸加大輸出幅度。面板上的六擋按鍵開關(guān)，用作波段的選擇，根據(jù)所需頻率，可按下相應(yīng)的按鍵開關(guān)，然后再用按鍵開關(guān)上方的三個頻率扭按十進制原則細調(diào)到所需頻率。當輸出旋扭開得較大，過載指示燈亮，表示輸出過載，應(yīng)減小輸出幅度。如果指示燈一直亮。應(yīng)停機檢查故障。<六> 討論分析1這次實驗中影響測量精度的因素有哪些？2Qm對測量、Kp和K31數(shù)據(jù)有何影響？實驗六 金相顯微鏡觀察材料的顯微結(jié)構(gòu)金相顯微鏡廣泛用于研究金屬和陶瓷等材料的顯微組織，能在明場、暗場和偏光下進行觀察、投影和攝影。通

29、過研究材料斷面上的顯微結(jié)構(gòu)，為其生產(chǎn)工藝提供質(zhì)量科學(xué)依據(jù)。光學(xué)系統(tǒng)原理將試樣放置在載物臺上，由光源發(fā)射出來的光線經(jīng)聚光鏡、反射鏡、濾光片、聚光鏡成象于孔徑光闌，再經(jīng)視場光闌到物鏡均勻地照射在試樣的表面，光線反射回來又經(jīng)過補償透鏡和雙目棱鏡后成像在目鏡的焦面上。用雙目鏡觀察在視場內(nèi)清晰顯示出的顯微組織，用于研究和分析。觀察好后需要投影和攝影時，將反光棱鏡旋出，光線經(jīng)照相目鏡再一次成像，即可以在投影屏上得到清晰的像；若需要照像，則把投影反光棱鏡移出，光線經(jīng)照相目鏡，直接成象于底片，控制快門可以攝影。儀器的主要組成部分載物臺；顯微鏡主體；垂直照明器；照明光源；攝影目鏡與主體箱連接；攝影與投影；快門與

30、定時器的連接；電源箱；工作臺及各種附件。儀器的放大倍率目鏡放 大 倍 數(shù)焦 距(MM)視場直徑(MM)GB 8311.2718GB 102516GB 12.52014GB 1615.62512物鏡的放大倍數(shù)分別為 4, 10, 25, 40, 63 和 100物鏡與目鏡配合后的總倍率為: 32 1600儀器的操作方法金相顯微鏡的照明: 庫勒照明(平行光照明)-發(fā)光系統(tǒng)射出一束平行光線照射在試樣表面。該照明均勻，便于在系統(tǒng)中加入各種附件。白熾燈的調(diào)整：通過調(diào)整三個螺釘可以使光源左右、升降、前后移動，使燈絲通過聚光鏡后會聚在孔徑光闌的中心上并使燈絲象最小。氙燈的調(diào)整：可以松開氙燈上下兩極的銅夾片，

31、把氙燈的中心調(diào)整到與球面反射鏡的中心相重合。照明方式的選擇(1) 明場照明： 觀察視域明亮，金相組織呈黑色影像。操作：將平面半透反射鏡推入光路；將暗視場轉(zhuǎn)動板移出光路之外。(2) 暗場照明：試樣的平坦、光澤部分在視野內(nèi)是黑暗的，試樣微小凹凸部分則是明亮的（暗場下工作的樣品必須經(jīng)過很好的拋光處理）操作：孔徑和視場光闌均開到最大，將暗場轉(zhuǎn)動板置于光路之中，選用或倍刻有暗場標記的物鏡、薄的金屬圓孔光圈及Q150高壓氙燈。將平面半透明反射鏡拉出光路以消除雜光干擾，提高暗場象質(zhì)量。注意事項：1、觀察金屬材料機械斷口或斷面，應(yīng)先用無水已醇清洗干凈。2、實驗報告附上不同放大倍數(shù)的晶粒晶面晶界的照片。實驗七

32、四探針方法測量半導(dǎo)體的電阻率<一> 實驗?zāi)康?、理解四探針方法測量半導(dǎo)體電阻率的原理；2、學(xué)會用四探針方法測量半導(dǎo)體電阻率。<二> 實驗原理（） 體電阻率測量：圖四探針法測量原理圖當、四根金屬探針排成一直線時，并以一定壓力壓在半導(dǎo)體材料上，在、兩處探針間通過電流I，則、探針間產(chǎn)生電位差V。材料電阻率 （）式中C為探針系數(shù)，由探針的間距決定。當試樣電阻率分布均勻，試樣尺寸滿足半無限大時 （ cm ） ( 2 )式中：S1、S2、S3分別為探針與，與，與之間距，用cm為單位時的值，S1=S2=S3=1mm.。每個探頭都有自己的系數(shù)。C»6.28±0.05

33、單位cm。若電流取I = C 時，則V，可由數(shù)字電壓表直接讀出。（a） 塊狀和棒狀樣品體電阻率測量：由于塊狀和棒狀樣品外形尺寸與探針間距比較，合乎于半無限大的邊界條件，電阻率值可以直接由（）、（）式求出。（b） 簿片電阻率測量簿片樣品因為其厚度與探針間距比較，不能忽略，測量時要提供樣品的厚度形狀和測量位置的修正系數(shù)。電阻率值可由下面公式得出： （）式中：0 為塊狀體電阻率測量值；W：為樣品厚度（um）；S：探針間距（mm）；G(W/S)為樣品厚度修正函數(shù)，可由附錄IA或附錄1B查得；D(d/S)為樣品形狀和測量位置的修正函數(shù)，可由附錄查得。W/S0.5時，實用。當園形硅片的厚度滿足W/S0.5

34、時，電阻率為： （）（） 帶擴散層的方塊電阻測量當半導(dǎo)體薄層尺寸滿足于半無限大時： （） 若取I 4.53 I0，I0為該電流量程滿度值，則R0值可由數(shù)字表中直接讀出的數(shù)乘上10后得到。<三> 儀器的電路及結(jié)構(gòu)特征數(shù)字式四探針測試儀主體部分由高靈敏度直流數(shù)字電壓表、恒流源、電源、DC-DC電源變換器組成。為了擴大儀器功能及方便使用，還設(shè)立了單位、小數(shù)點自動顯示電路、電流調(diào)節(jié)、自校電路和調(diào)零電路。儀器電源經(jīng)過DC-DC變換器，由恒流源電路產(chǎn)生一個高穩(wěn)定恒定直流電流，其量程為10A、100A、1mA、10mA、100mA，數(shù)值連續(xù)可調(diào)，輸送到、探針上，在樣品上產(chǎn)生一個電位差，此直流電壓

35、信號由、探針輸送到電氣箱內(nèi)。具有高靈敏度、高輸入阻抗的直流放大器中將直流信號放大（放大量程有0.2mV、2mV、20mV 、200mV、2V），再經(jīng)過雙積分A/D變換將模擬量變換為數(shù)字量，經(jīng)由計數(shù)器、單位、小數(shù)點自動轉(zhuǎn)換電路顯示出測量結(jié)果。為克服測試時探針與樣品接觸時產(chǎn)生的接觸電勢和整流效應(yīng)的影響。本儀器設(shè)立有“粗調(diào)”、“細調(diào)”調(diào)零電路能產(chǎn)生一個恒定的電勢來補償附加電勢的影響。儀器自較電路中備有精度為0.02、阻值為19.96W的標準電阻,作為自校電路的基礎(chǔ)，通過自校電路可以方便地對數(shù)字電壓表精度和恒流源進行校準。在半導(dǎo)體材料斷面測量時：直徑范圍15100mm，其高度為400mm，如果要對大于

36、400mm長單晶的斷面測量，可以將座體的V型槽有機玻璃板取下，座體設(shè)有一個腰形孔，用戶可以根據(jù)需要增設(shè)支襯墊塊使晶體長度向臺下延伸，以滿足測量長單晶需求，測試架有專門的屏蔽導(dǎo)線插頭與電氣箱聯(lián)結(jié)。<四> 實驗步驟1、測試準備：電源開關(guān)置于斷開位置，工作選擇置于“短路”，電流開關(guān)處于彈出切斷位置。將測試樣品放在樣品架上，調(diào)節(jié)高度手輪，使探針能與其表面保持良好接觸。2、打開電源并預(yù)熱小時。3、極性開關(guān)置于上方，工作狀態(tài)選擇開關(guān)置于“短路”，撥動電流和電壓量程開關(guān)，置于樣品測量所合適的電流、電壓量程范圍。調(diào)節(jié)電壓表的粗調(diào)細調(diào)調(diào)零，使顯示為零。4、將工作選擇檔置于“自?！保闺娏黠@示出“”，

37、各量程數(shù)值誤差為字。5、將工作選擇檔置于“調(diào)節(jié)”，電流調(diào)節(jié)在I6.28=C，C為探針幾何修正系數(shù)。儀器面板主要控件介紹：1、 顯示板 2、單位顯示燈 3、電流量程開關(guān) 4、工作選擇開關(guān)（短路、測量、調(diào)節(jié)、自校選擇）5、電壓量程開關(guān)6、輸入插座7、調(diào)零細調(diào)8、調(diào)零粗調(diào)9、電流調(diào)節(jié)10、電源開關(guān)11、電流選擇開關(guān) 12、極性開關(guān)測量電阻時，可以按表所示的電壓電流量程進行選擇。電流 / 電阻 / 電壓0.2mV2mV20mV200mV2V100mA2m20m200m22010mA20m200m2202001mA200m2202002k100A2202002k20k10A202002k20k200k6

38、、工作狀態(tài)選擇開關(guān)置于“測量”，按下電流開關(guān)輸出恒定電流，即可由數(shù)字顯示板和單位顯示燈直接讀出測量值。再將極性開關(guān)撥至下方（負極性），按下電流開，讀出測量值，將兩次測量值取平均，即為樣品在該處的電阻率值。關(guān)如果“±”極性發(fā)出閃爍信號，則測量數(shù)值已超過此電壓量程，應(yīng)將電壓量程開關(guān)撥到更高檔，讀數(shù)后退出電流開關(guān)，數(shù)字顯示恢復(fù)到零位。每次更換電壓、電流量程均要重復(fù)35步驟。<五> 注意事項1、電流量程開關(guān)與電壓量程開關(guān)必須放在下表所列的任一組對應(yīng)的量程電壓量程2V200mV20mV2mV0.2mV電流量程100mA10mA1mA100A10A2、 電阻（V/I）測量，用四端測量

39、夾換下回探針測試架，按圖接好樣品，選擇合適的電壓電流量程，電流值調(diào)到10.00數(shù)值，讀出數(shù)值為實際測量的電阻值。3、 方塊電阻測量，電流調(diào)節(jié)在4.53時，讀出數(shù)值´10倍為實際的方塊電阻值。4、 薄片電阻率測量：當薄片厚度>0.5mm時，按公式（3）進行；當薄片厚度<0.5mm時，按公式（4）進行。5、 儀器在中斷測量時應(yīng)將工作選擇開關(guān)置于“短路”；電流開關(guān)置于彈出斷開位置。附技術(shù)參數(shù)：測量范圍電阻率：10-4103cm；方塊電阻：10-3104；電阻：10-6105；四探針測試探頭：探針間距：mm；游移率：±1.0%；探針：碳化鎢 0.5mm壓力：02kg可調(diào)

40、。實驗八 ZnO壓敏電阻綜合特性參數(shù)的測試<一> 實驗?zāi)康耐ㄟ^對ZnO壓敏電阻綜合特性參數(shù)的測量，熟悉和掌握ZnO壓敏電阻的工作原理，測試方法，并通過對實驗數(shù)據(jù)的分析和作圖，了解ZnO壓敏電阻伏安特性的非線性效應(yīng)。<二> 實驗內(nèi)容（1） 測定給定樣品壓敏電壓V1mA，漏電流IA，V0.1mA，（2） 測量給定樣品的IV特性曲線。<三> 實驗原理 壓敏電阻器是電阻值對外加電壓敏感的電子元件。壓敏電阻器的電阻值在一定的電流范圍內(nèi)是可變的。圖一給出了它的UI特性曲線，這不是一條直線，因而也稱壓敏電阻器為非線性電阻器。 當壓敏電阻器中通過1mA的直流電壓時，兩端產(chǎn)生

41、的 電壓降 U1mA稱為壓敏電阻器的 壓敏電壓。也稱為轉(zhuǎn)折電壓或?qū)妷?。它是表示壓敏電阻器由線性區(qū)轉(zhuǎn)入非線性區(qū)的電壓。漏電流有時也稱為等待電流。當壓敏電阻器未受電沖擊時，上面加上正常線路的工作電壓，這時它處在高阻態(tài)（等待態(tài)）；當由電壓沖擊時，它立即轉(zhuǎn)入導(dǎo)通態(tài)，在高阻態(tài)時流過壓敏電阻器的 電流稱為漏電流。漏電流的測量時取壓敏電壓值的某個百分值（如75或83%）。由于壓敏電阻器的工作電流和電壓范圍可跨幾個數(shù)量級，因此常用對數(shù)坐標表示UI特性，如圖二所示。圖中： I區(qū)預(yù)擊穿區(qū)，該區(qū)的UI特性近乎直線； II區(qū)擊穿區(qū)，也稱非線性區(qū)，此時壓敏電阻器的電阻值隨電壓升高而降低； III區(qū)回升區(qū)，UI特性向

42、線性區(qū)過渡。壓敏電阻器可用一等效電路來表示，如圖三（a）所示。圖中L為引線電感，C為壓敏電阻器的固有電容（典型值約為0.002F)，Rv為非線性電阻(阻值在0O之間變化），R0FF為 低電壓下的晶界漏電阻，RON為大電流下的晶粒體電阻（如Zn0壓敏電阻器，典型值約為110左右）。在預(yù)擊穿區(qū)，壓敏電阻器處于高阻狀態(tài)，它只是很小的漏電流，在電路中幾乎不消耗能量。這時Rv趨向無窮大，并聯(lián)的ROFF起主導(dǎo)作用，RON與ROFF相比可以忽略，所以等效電路可用圖三（a）所示的表示。 在擊穿區(qū)，壓敏電阻器的電阻Rv隨電壓升高而急劇降低。在此區(qū)段，電流變化了幾個數(shù)量級，而電壓基本上不變，表現(xiàn)為非線性電阻性質(zhì)，

43、不過當RvRON時，等效電路可用圖四（a）所示的表示。在回升區(qū)，UI特性向線性區(qū)過渡，此時電流很大，及v趨向于零。RON是線性電阻，大電流下在RON上的壓降大于在Rv上的壓降，所以等效電路如圖四（b）所示。該實驗使用YM-型智能式壓敏電阻系數(shù)儀測量儀，儀器使用0.1MA和1MA恒流源，測量漏流的電壓的百分之七十五。<四> 儀器操作及注意事項 (一) 操作 1、 校零：接通后蓋板上的電源開關(guān)，儀器顯示器的最富位顯示提示符號P，其他數(shù)碼管不亮，此時儀器處于自動校零狀態(tài)；約三分鐘后儀器所有參數(shù)顯示變?yōu)榱悖鋯杵黜?，自動校零完?提示可進行操作。在校零期間不能進行鍵操作(只有復(fù)位鍵例外，按

44、復(fù)位鍵后儀器會重復(fù)上述過程。) 2、輸入上限、下限值： 輸入壓敏電壓上限(下限)值： 先重復(fù)按“位鍵”，待壓敏電壓顯示窗口最低位的小數(shù)點亮后，再按相應(yīng)數(shù)字鍵，壓敏電壓顯示窗口顯示按鍵數(shù)字，當選好需要的上限(下限)值后，再按一下上限鍵(下限鍵)所選上限(下限)電壓值存入儀器。 輸入漏流上限值： 重復(fù)按“位鍵”，待漏流顯示窗口最低位的小數(shù)點亮后，按相應(yīng)數(shù)字鍵，漏流顯示窗口顯示按鍵數(shù)字；當選好需要的上限值后，按一下上限鍵，所選漏流值存入儀器。 輸入壓比的上限值： 重復(fù)按“位鍵”，待壓比顯示窗口最低位小數(shù)點亮后，按相應(yīng)數(shù)字鍵，壓比顯示窗口顯示相應(yīng)數(shù)字。當選好需要的上限值后，按一下上限鍵，所選壓比值存入

45、儀器。當不需要輸入上下限值時，待儀器出現(xiàn)全零后，接好壓放電阻再按測量鍵，就可進行測量。（二）、測量 接通后蓋板上的電源開關(guān)，儀器顯示器的最高位顯示提示符號P，其他位不亮，此時儀器在進行自動校零，約三分鐘后儀器所有參數(shù)顯示變?yōu)榱?，蜂嗚器響。接好待測壓放電阻，按測量鍵，儀器便在0.52秒內(nèi)測量出壓敏電壓、壓比和漏流三個參數(shù)。如果在開機或復(fù)位后通過按鍵操作規(guī)定了參數(shù)的上限或下限值，而被測壓放電阻某參數(shù)超限，則相應(yīng)指示燈亮，每測完一個壓敏電阻，烽鳴器響，提示可進行下一次測量。 在打開電源或是按過里復(fù)位鍵后三分鐘，在還未按測量鍵進行第一次測量前，不能進行其他鍵操作；在按測量鍵進行第一次測量后，不能再進行

46、其他鍵操作，只有復(fù)位鍵例外，任何情況下按復(fù)位鍵都能，使儀器復(fù)位。儀器前面板：設(shè)有16只操作鍵，12只數(shù)碼管，4只上下限指示燈，2個接線往。 16只操作鍵包括：09十個數(shù)字鍵，一個小數(shù)點鍵和五個功能鍵。 12只數(shù)碼管：分別用來顯示壓敏電壓(4只)漏流(4只)以及壓比(4只)。 4個指示燈：分別用來指示壓敏電壓超上限，超下限和漏流壓比的超上限。 2個接線柱：用于接待測壓敏電阻或接測試夾具。 儀器后面板：儀器后面板設(shè)有電源開關(guān)、復(fù)位按鈕、兩個接線柱。(復(fù)位按鈕的作用與前面板的復(fù)位鍵功能相同，如果按復(fù)位鍵不起作用，可按后面板上的復(fù)位按鈕。兩個接線柱可按一個機械按鍵，其功能與前面板的測量鍵相用。) 注意

47、事項 1) 應(yīng)盡量避免在沒有接好待測壓敏電阻時按測量鍵，若沒有接好話測壓敏電阻按測量鍵，儀器將顯示H0000000000，這表示儀器內(nèi)部的開路保護功能在起作用。 2) 應(yīng)盡量避免在輸出短路時按測量鍵，若在短路情況下按測量鍵，儀器將顯示L0000000000，這表示儀器內(nèi)部短路保護功能在起作用。 3) 如果不需要存上下限值，請不要隨便按“位鍵”或“上下限鍵”。例如：當儀器出現(xiàn)全0后，按“位鍵”某顯示窗口的最低位小數(shù)點亮后，再按上(下)限鍵，儀器就會把此時的零值誤當上(下)值存入儀器。 4) 當儀器漏流顯示窗口出現(xiàn)提示符號：F時，這是正?，F(xiàn)象。提示操作者：漏流值超出了測量范圍。 5) 儀器前面板上

48、的兩個彈簧接線柱是為接待測壓敏電阻而設(shè)置的，紅色為正輸出。在按了測量鍵后，蜂嗚器響之前有直流高壓輸出，人體觸及將有電麻感覺(沒有生命危險)。要經(jīng)常保持接線柱的清潔，以免漏電影響測量精度。 待測量壓敏電阻可插在接線柱上，也可插在方便的夾具上，再從夾具引線至接線柱，但要注意從夾具到接線柱的引線長度最好不要超過50cm，否則影響測量精度。 使用條件： a、電源電壓：220V±l0 b、環(huán)境溫度：040 C、宜在通風(fēng)干燥環(huán)境中使用<五> 實驗步驟1、應(yīng)用YM-型智能式壓敏電阻系數(shù)儀測量給定樣品的V1mA,V0.1mA,和IL，2、由=1/lg (V1mA/V0。1mA)計算給定樣

49、品的非線性系數(shù)。3、應(yīng)用直流穩(wěn)壓電源測量不同電壓下通過ZnO壓敏電阻的電流，作ZnO壓敏電阻的IV 特性曲線。撰寫實驗報告。實驗九 測量磁滯回線實驗<一> 實驗?zāi)康?. 認識鐵磁物質(zhì)的磁化規(guī)律。2. 測定樣品的HC、Br、Bs等參數(shù)。3. 用繪圖軟件origin8.0畫出樣品的磁滯回線圖。<二> 實驗裝置圖1 鐵磁質(zhì)起始磁化 曲線和磁滯回線 HH-15型 VSM樣品震動磁強計（Vibrating Sample Magnetometer）<三> 實驗原理圖2 同一鐵磁材料的 一簇磁滯回線鐵磁物質(zhì)是一種性能特異，用途廣泛的材料。鐵、鈷、鎳及其眾多合金以及含鐵的氧

50、化物（鐵氧體）均屬鐵磁物質(zhì)。其特征是在外磁場作用下能被強烈磁化，故磁導(dǎo)率很高。另一特征是磁滯，即磁化場作用停止后，鐵磁質(zhì)仍保留磁化狀態(tài)，圖1為鐵磁物質(zhì)的磁感應(yīng)強度B與磁化場強度H之間的關(guān)系曲線。圖 3 鐵磁材料µ與H并系曲線圖中的原點O表示磁化之前鐵磁物質(zhì)處于磁中性狀態(tài)，即BHO，當磁場H從零開始增加時，磁感應(yīng)強度B隨之緩慢上升，如線段oa所示，繼之B隨H迅速增長，如ab所示，其后B的增長又趨緩慢，并當H增至HS時，B到達飽和值BS，oabs稱為起始磁化曲線。圖1表明，當磁場從HS逐漸減小至零，磁感應(yīng)強度B并不沿起始磁化曲線恢復(fù)到“O”點，而是沿另一條新的曲線SR下降，比較線段OS和

51、SR可知，H減小B相應(yīng)也減小，但B的變化滯后于H的變化，這現(xiàn)象稱為磁滯，磁滯的明顯特征是當HO時，B不為零，而保留剩磁Br。當磁場反向從O逐漸變至HD時，磁感應(yīng)強度B消失，說明要消除剩磁，必須施加反向磁場，HD稱為矯頑力，它的大小反映鐵磁材料保持剩磁狀態(tài)的能力，線段RD稱為退磁曲線。圖1還表明，當磁場按HSOHD-HSOHD´HS次序變化，相應(yīng)的磁感應(yīng)強度B則沿閉合曲線SRDSRDS變化，這閉合曲線稱為磁滯回線。所以，當鐵磁材料處于交變磁場中時（如變壓器中的鐵心），將沿磁滯回線反復(fù)被磁化去磁反向磁化反向去磁。在此過程中要消耗額外的能量，并以熱的形式從鐵磁材料中釋放，這種損耗稱為磁滯損

52、耗，可以證明，磁滯損耗與磁滯回線所圍面積成正比。應(yīng)該說明，當初始態(tài)為HBO的鐵磁材料，在交變磁場強度由弱到強依次進行磁化，可以得到面積由小到大向外擴張的一簇磁滯回線，如圖2所示，這些磁滯回線頂點的連線稱為鐵磁材料的基本磁化曲線，由此可近似確定其磁導(dǎo)率=B/H，因B與H非線性，故鐵磁材料的不是常數(shù)而是隨H而變化（如圖3所示）。鐵磁材料的相對磁導(dǎo)率可高達數(shù)千乃至數(shù)萬，這一特點是它用途廣泛的主要原因之一。圖 4 不同鐵磁材料的磁滯回線可以說磁化曲線和磁滯回線是鐵磁材料分類和選用的主要依據(jù)，圖4為常見的兩種典型的磁滯回線，其中軟磁材料的磁滯回線狹長、矯頑力、剩磁和磁滯損耗均較小，是制造變壓器、電機、和

53、交流磁鐵的主要材料。而硬磁材料的磁滯回線較寬，矯頑力大，剩磁強，可用來制造永磁體。<四> 振動樣品磁強計的測試方法1、前面介紹的為振動樣品磁強計的基本原理。要將這些原理變?yōu)楝F(xiàn)實，以下裝置必不可少： （1）穩(wěn)定、可靠的振動系統(tǒng) （2）數(shù)字化控制的磁場源（超導(dǎo)線圈或電磁鐵） （3）鎖相放大器，用于線圈感應(yīng)信號的選頻和放大 （4）輔助同步信號源，與樣品振動同頻率，用來精確控制樣品振幅 （5）磁場測量系統(tǒng) （6）控溫系統(tǒng)（如果需要測量溫度特性）此外，計算機負責(zé)控制測試及結(jié)果的處理，圖5顯示了振動樣品磁強計的基本結(jié)構(gòu)。以下針對若干重要組成部分分別作介紹：圖5振動樣品磁強計的基本結(jié)構(gòu)2、測試樣

54、品的準備 磁性樣品大多做成小于2-3mm直徑的小球。對于VSM開路測量來說，球形樣品無疑是最佳樣品形狀，這樣做保證了樣品各個部位磁化的均勻性，且經(jīng)過退磁場修正以后能夠精確的還原出樣品的有效磁化曲線。然而這并不表明VSM僅能夠測量球形樣品，其他形狀的樣品，甚至包括不規(guī)則形狀樣品一樣可以進行VSM開路測量。對于圓柱體、平行六面體形狀的樣品，根據(jù)其形狀參數(shù)可查閱相關(guān)資料獲得自退磁因子并進行退磁場的修正；對于磁帶或薄膜樣品，將其做成圓盤的形狀最易接受，因為圓盤的退磁因子大致等同于一個兩軸相等的扁橢球。此外，VSM還適用于塊狀、粉末、薄片、單晶和液體等多種形狀和形態(tài)的材料，能夠在不同的環(huán)境下得到被測材料的多種磁特性。3、VSM的操作步驟、打開循環(huán)水；、打開電源閘刀；、打開左邊儀器上的控制掃描部分的電源按鈕，按下之后，過幾秒會聽到“咚”的一聲；然后打開中間儀器上面示波器這部分的電源按鈕（旋轉(zhuǎn)按開）；、儀器預(yù)熱：打開中間儀器下的掃描電源，將掃面電源指針調(diào)至2處，預(yù)熱30分鐘；然后將掃描電源指針調(diào)至4處，預(yù)熱