ICS31.020 L90 中华人民共和国国家标准 GB/T11297.11—2015 代替GB/T11297.11—1989 热释电材料介电常数的测试方法 Testmethodfordielectricconstantofpyroelectricmaterials 2015-12-31发布 2016-07-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布 前 言 本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本部分代替GB/T11297.11—1989《热释电材料介电常数的测试方法》。本部分与GB/T11297.11—1989 相比,主要技术变化如下: ———修改了适用的频率范围(见第1章); ———修改了测试的大气条件(见5.1,1989年版3.1.1~3.1.3); ———修改了试样尺寸(见第6章,1989年版3.2.1); ———修改了试样要求(见第6章,1989年版3.2.2); ———修改了电容测量精度(见第7章,1989年版4.3); ———修改了试样处理(见8.1,1989年版5.1); ———增加了“先将样品盒放入恒温器内,再将样品夹具接入样品盒内”和通过仪器的开路和短路校 准,直接测得试样的电容量[见8.2d)~f)]。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本部分由中华人民共和国工业和信息化部提出。 本部分由工业和信息化部电子工业标准化研究院归口。 本部分起草单位:中国科学院上海硅酸盐研究所。 本部分主要起草人:姚春华、曹菲、董显林、王根水、王永龄。 本部分所代替标准的历次版本发布情况为: ———GB/T11297.11—1989。 ⅠGB/T11297.11—2015 热释电材料介电常数的测试方法 1 范围 本部分规定了热释电陶瓷、晶体和有机材料在100Hz~100kHz范围介电常数的测试方法。 本部分适用于测量钛酸铅、锆钛酸铅、钛酸锶钡、钽钪酸铅等热释电陶瓷材料和铌镁酸铅、钽酸锂、 三甘氨酸硫酸盐族等热释电晶体材料的介电常数,也适用于测量其他类似陶瓷、晶体及有机热释电材料 的介电常数。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 SJ/T11067 红外探测材料中半导体光电材料和热释电材料常用名词术语 3 术语和定义 SJ/T11067界定的术语和定义适用于本文件。 4 测量原理 对于无限大并且电极板与介质间无间隙的平行板电介质电容器,电容量(C)按式(1)计算: C=εε0A d……………………(1) 式中: C———电容量,单位为法拉(F); ε———垂直于极板方向上的介电常数,是无单位物理量; ε0———真空介电常数,ε0=8.854×10-14F/cm; A———电极面积,单位为平方厘米(cm2); d———电极板间距,即介质试样的厚度,单位为厘米(cm)。 如果用热释电材料制成此种电容器,介电常数按式(2)计算: ε=d ε0AC ……………………(2) 利用精密LCR仪表测出电容量(C),即可根据式(2)计算出热释电材料的介电常数(ε)。 在测量电容量(C)时,测量引线和样品夹具存在一恒定电容(C0),与电容量(C)成并联状态。因此 实测的电容量(Cce)按式(3)计算: Cce=C+C0 ……………………(3) 将式(3)中的电容量(C)代入式(2),则介电常数的最终表达如式(4)所示: ε=d ε0ACce (-C0) ……………………(4) 任何热释电材料的介电常数都是各向异性的,而根据平行板电容器原理所测出的介电常数应是垂 1GB/T11297.11—2015 直于极板方向的介电常数,因此要求试样应预先确定方向。 热释电材料都具有压电性,有些还具有铁电性,其介电常数与测试频率有关,同时还与温度、压力、 湿度、测试电压强度以及样品的老化过程等有关。因此,在测量低频介电常数时,对上述有关条件应做 出明确规定。 5 测试条件 5.1 测试的大气条件 测试的大气条件如下: ———温度:15℃~35℃; ———相对湿度:25%~75%; ———大气压力:86kPa~106kPa。 5.2 仲裁测试的大气条件 仲裁测试的大气条件如下: ———温度:25℃±2℃; ———相对湿度:25%~75%; ———大气压力:86kPa~106kPa。 6 样品 测试用样品应符合下列要求: a) 面积为10mm2~50mm2,厚度为0.1mm~1.0mm的方形或圆形试样; b) 试样应经细磨或抛光,表面应平整、清洁。对某些具有解理性的材料,若解理面平整,可不进 行任何加工处理; c) 试样的两个表面应覆盖金属全电极,如银电极; d) 试样厚度方向平行于极化轴,允许偏差±2°; e) 试样厚度的平均偏差小于±2%。 7 设备和仪器 本试验适用的设备和仪器如下: a) 千分尺:测量误差不大于±0.01mm的量具测量试样厚度和电极面积; b) 样品夹具:电极引线与试样电极的连接采用弹性夹,也可用导电胶连接,弹性夹应能保证与试 样电极有良好的电接触,而且不能对试样产生较大的局部压力; c) 样品盒:应用铜或其合金等制成,并妥善接地,对外界信号起屏蔽作用; d) 测量引线:应采用屏蔽线,屏蔽线、精密LCR仪表接地端和试样屏蔽盒妥善连接; e) 精密LCR仪表应符合下列要求: 1) 测试电压:测量仪器的输出电压折算成加载到试样上的电场强度,一般应小于5V/mm。 对于个别特殊的铁电性材料,测试电压应尽可能低; 2) 测试频率:范围为100Hz~100kHz,推荐频率为1kHz;频率的最大允许误差为±0.5%; 3) 电容的测量误差:最大允许误差为±0.05%。 f) 恒温器:温度波动范围应不大于±1.0℃;对于测试温度在居里温度附近时,恒温器温度波动范 2GB/T11297.11—2015