基于虚拟仪器的铁电薄膜物性参数测试系统的设计与实现

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铁电学是一门多学科交叉的学科,它涉及物理学、化学、机械、电子工程和信息科学等众多学科领域,铁电薄膜材料具有优良的特性,使其在微电子学、光电子学、集成光学和微机械学等领域有着重要的或潜在的应用而得到广泛±也研究。本项研究针对目前缺乏的低成本、高性能铁电薄膜特性参数测试仪器设备而开展。  本文在深入分析铁电薄膜材料特性和电滞回线测量基础理论、深入研究漏电流与界面电容失真补偿算法的基础上,通过对Sawyer-Tower测试电路的改进,采用PCI8606数据采集卡,结合LabVIEW控制软件与Matlab数据处理软件,研制了基于虚拟仪器的铁电薄膜特性参数测试系统,实现了对铁电薄膜特性参数的精确测试。主要开展以下方面的研究工作:  首先,针对传统Sawyer- Tower电滞回线测量电路,反馈电压与激励电压分压不足这一实际问题,使用电荷积分改进方案。改进测量电路优点为施加样品电压阢不能对放大器输出Uo产生影响,电滞回线P-E曲线可以用Uo- Ui关系来表示,提高了测量的精度。  其次,在深入分析动态链接库特点的基础上,采用调用动态链接库的方法实现了在LabVIEW下对普通数据采集卡PCI8606的驱动;充分利用了LabVIEW强大的数据分析能力和数据采集卡自带的动态链接库,使编程更加的灵活方便,缩短开发周期,大大降低了硬件成本和开发成本。  第三,针对测量过程中受样本漏电导和线性电容的影响,提出了软件补偿算法来进行实时的补偿计算。该算法不但避免了传统的“二分法”多次逼近的复杂计算,大大提高了数据处理速度和能力,而且还提高了测量的精度。  第四,系统软件通过LabVIEW控制软件与Matlab数据处理软件相结合,采用图形化用户界面,使得该系统不但具有良好的操作性,而且还具有强大的数据处理能力,保证了系统价格低廉、性能稳定、可靠性高、界面友好、易于操作。
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