多功能任意波高压薄膜极化装置

多功能任意波高压薄膜极化装置在借鉴一些优秀测试方法的基础上，采用华测仪器研发的四象限高压功率放大器与科学稳定的加热电极，配合计算机控制编程，可实现直流、任意波信号的输入与输出，并在极化过程中实时监测电流。具备良好的功能扩展能力。其稳定的性能使得材料极化过程中的电场分布更加均匀，极化效果更优。

极化过程中需考虑的因素

应用领域

产品技术参数

极化装置介绍

装置优势

科学的薄膜极化方式

本系统由变温探针台、高压功率放大器、温度控制器和高压极化主机模块组成。可实现不同温度、幅值、频率下的极化，并具备极化过程中的漏电流测量功能。系统极化性能稳定，扩展性强。

高压功率放大器

• 输出电压：0～±2kV DC 或峰值 AC
• 输出电流：0 ~ ±10mA DC 或 ±20mA 峰值 AC
• 集成直流稳定性、高带宽、良好的交流输出信号调节能力
• 四象限 AB 类全固态输出级
• 前面板支持直流偏置调整，具备自动恢复关断功能，用于过载保护
• 四象限有源输出可在整个电压范围内对电抗性或容性负载进行电流吸收或输出，适应多种负载，确保输出响应准确。

强大的扩展能力

华测仪器HCHV系列高压极化电源不仅可以对薄膜材料进行极化，同时增加油浴装置还可以对块体材料进行极化以及进行高压击穿试验、配合电流表进行高电压下的TSDC试验、高电压下的电阻试验、电介质充放电测试等功能。

测量能力

华测仪器Huace FE-1000 系列高压极化主机模块配合高压功率放大器，可实现直流、交流、脉冲、任意波等多种极化方式。
• 频率范围：0.01 Hz ～ 10 kHz
• 可实时测量极化过程中的电压、电流
• 支持极化后的电带回线（DHM）和漏电流（LM）测量。

全面的测量能力

系统提供升压极化、阶梯极化等多种极化模式，可直观显示极化过程及相关测量数据。华测仪器 HCAM 系列高压功率放大器具备完善的保护系统，支持遥控或本地控制。前面板可显示电压、电流，具备过压、过流、短路、拉弧、过温保护及安全锁功能。宽范围调节和灵活的可选功能。

有效的温度控制能力

采用电极板加热方式，搭配温控仪表和 PT100 热电偶，实现有效的温度测量与反馈。
• 温控波动：≤ ±0.5℃
• 通过计算机有效控制高压直流电源与温度，确保薄膜极化效果更佳。

一、电压作用时间

• 电压作用时间越长，击穿电压越低。

• 很短时间（如 0.1 s）内的击穿多为电击穿，热和化学影响尚不明显。

• 几分钟至数小时内的击穿通常以热击穿为主。

• 长时间（数小时以上）击穿多定义为化学击穿。注意：许多材料短时击穿电压较高，但耐受局部放电能力较差，长时间电气强度较低。

二、温度

• 低温下，击穿电压高且几乎与温度无关，属电击穿。

• 高于转折温度时，击穿场强迅速下降，属热击穿。

• 不同材料转折温度不同；同一材料厚度越大，散热越差，转折温度越低。

三、电场均匀程度

• 均匀电场中，电击穿强度与厚度无关，击穿电压与厚度呈线性关系；热击穿范围内，厚度越大，平均击穿场强越低。

• 不均匀电场中，厚度增加会加剧电场不均匀，散热条件变差，击穿电压不再与厚度线性相关。厚度过大时，再增加厚度对提高击穿电压意义不大。

• 工程中常用的固体绝缘材料内部常含气孔或缺陷，易引起局部放电，降低击穿电压。

四、材料品质

• 电场作用下，介质损耗导致发热，温度升高。

• 电阻具有负温度系数，电流增大，损耗增加，形成热不平衡。

• 若发热量大于散热量，温度持续上升，导致材料分解、碳化，最终击穿。

五、局部放电

• 固体电介质长期受电、热、化学、机械力作用，会发生不可逆老化，击穿电压逐渐下降。长期击穿电压仅为短时击穿电压的几分之一，属电化学击穿。

• 主要原因为局部放电。材料内部缺陷（如气隙）在电场强度超过其击穿强度时，会发生局部放电。局部放电虽不立即形成贯穿通道，但会引发化学电离，长期作用下逐步劣化材料，最终导致整体击穿。

功能材料极化处理

• 适用于压电材料、铁电材料、介电材料等功能薄膜的直流、交流、脉冲及任意波极化。

• 可用于提高材料的压电常数、介电常数等关键性能指标。

薄膜电容器与绝缘材料研发

• 可用于薄膜电容器的介质极化工艺，提升电容器的储能密度和可靠性。

• 适用于固体绝缘材料（如聚乙烯等）的击穿特性研究，评估其长期电气强度。

电滞回线（DHM）与漏电流（LM）测量

• 适用于研究铁电薄膜的极化反转行为、剩余极化强度、矫顽场等参数。

• 可用于测量材料的漏电流特性，评估绝缘性能。

材料老化与击穿机理研究

• 支持不同温度、电压作用时间、电场均匀度条件下的击穿试验，用于研究电击穿、热击穿、电化学击穿等机制。

• 可用于模拟材料在长期局部放电作用下的劣化过程。

高压电子元件与传感器开发

• 适用于压电传感器、换能器、驱动器等器件的薄膜极化工艺。

• 可用于开发耐高压、低损耗的电子功能材料。

• 作为研究级设备，用于材料科学、凝聚态物理、电子工程等领域的教学与科研工作。

尺寸

水平旋转

X-Y 移动行程

X-Y 移动精度

样品台Z轴调节

样品固定

针座平台

背电极测试

输出电压

输出电流

输入电压范围

输入阻抗

直流电压增益

直流电压增益精度

直流偏移电压

输出噪声

压摆率（10% ~ 90%）

大信号带宽（-3 dB）

小信号带宽（-3 dB）

稳定时间（~1%）

内部电容

自动功率限制

稳定性

显微镜类型

放大倍率

移动行程

光源

CCD

X-Y-Z 移动行程

移动精度

吸附方式

线缆

漏电精度

固定探针

针尖直径

材质

外形尺寸（长宽高）

重量

4英寸

水平360°旋转，可微调15°，精度0.1°，带角度锁死装置

4英寸

10 μm

可升降10 mm

真空吸附，中心吸附孔，多圈吸附环

U 型针座平台，最多可放置 6 个探针座

样品台电学独立悬空，4 mm 插孔可接背电极

0 ~ ±2 kV DC或峰值A C

0 ~ ±10 mA DC 或±20 mA 峰值，持续至少 5 ms

0 ~ ±10 V DC或峰值A C

10 kΩ

200 V/V

＞0.5%满量程

＜1V

＜50 mV rms

＞100 V/μs

直流大于 7.5 kHz

直流大于 50 kHz

＜50 μs（ 0 ~ 2 kV 步长）

300 pF（高压输出）

在过载时可限制输出保护机器

随时间的漂移：小于300 ppm/hr ，非累积温度漂移：低于180 ppm/ °C

单筒显微镜 / 体式显微镜

16X - 200X

水平方向绕立柱360°旋转，Z轴50.8mm

外置LED无级调节亮度环形光源

200 万像素 / 500 万像素 / 1200 万像素

12mm×12mm×12mm

10μm / 2μm / 0.7μm / 0.5μm

磁力吸附 / 真空吸附

同轴线

10 pA / 100 fA / 10 fA

弹簧固定 / 管状固定

0.2μm / 1μm / 2μm / 5μm / 10μm / 20μm

钨钢 /铍铜

400mm × 400mm × 500mm

约25kg

变温探针台参数（产品型号：Huace-S4）

高压功率放大器参数（产品型号：HCANM-2kV）

台体

显微镜

探针座

探针夹具

探针

机械