Rohde & Schwarz apoya la investigación en la ciencia de los materiales con su extraordinaria experiencia en tecnología de RF. En julio de 2021, además, Zurich Instruments se incorporó a la familia Rohde & Schwarz. Zurich Instruments ofrece soluciones de medida de impedancia y para la ciencia de materiales que complementan perfectamente la gama de productos de Rohde & Schwarz.
Analizador de impedancia: medidas de baja frecuencia
Un dieléctrico es un aislante eléctrico con muy baja conductividad de CC debido a su polarizabilidad. También puede almacenar cargas en los rangos de frecuencias bajas y medias. Este efecto capacitivo hace que los materiales dieléctricos sean muy útiles para el almacenamiento de carga y la disipación. Es importante entender la constante dieléctrica de los materiales utilizados en condensadores o aplicaciones de dieléctricos de película delgada, como por ejemplo:
- componentes eléctricos de baja pérdida
- dispositivos de almacenamiento de energía, como supercondensadores
- puertas de alta k y baja k en dispositivos semiconductores
- sensores piezoeléctricos y ferroeléctricos y transductores
Generalmente es necesario realizar un estudio de impedancia de dieléctricos para entender a fondo la física del material y para optimizar el rendimiento del dispositivo.
El analizador de impedancia es el instrumento por excelencia para realizar medidas a bajas frecuencias. El MFIA de Zurich Instruments permite llevar a cabo medidas en un rango de frecuencias desde 1 mHz hasta 5 MHz y calcular parámetros de impedancia como la constante dieléctrica y el factor de disipación.
La caracterización dieléctrica con un analizador de impedancia se realiza con una muestra que tiene una geometría bien definida, en contacto con dos electrodos. Generalmente, esto se consigue utilizando un elemento de fijación de láminas en paralelo. Partiendo de la base de esta geometría se puede derivar la constante dieléctrica (permitividad), puesto que la constante dieléctrica es la relación entre la capacidad eléctrica del material y la capacidad eléctrica del aire.
Analizador de redes vectoriales (VNA): caracterización de alta frecuencia
Para la caracterización de alta frecuencia se requiere un VNA. El método de medida depende del rango de frecuencias requerido y la velocidad de medida y precisión deseadas. Los cuatro métodos utilizados más comúnmente son:
- método de transmisión/reflexión
- método en espacio libre
- método con sonda coaxial de extremo abierto
- método de resonancia (cavidad)
Las propiedades físicas y dieléctricas del material también son importantes. Por ejemplo, si el material es un material sólido, líquido o en polvo. O si está muy caliente, o tiene una forma particular. Estas propiedades son decisivas para elegir el método de caracterización más adecuado.
El método de medida determina también qué elementos de fijación se necesitan para la muestra del material, además del VNA.
