[发明专利]空间电荷‑热刺激电流的联合分时测量装置及其方法

权利要求书

1.一种空间电荷-热刺激电流的联合分时测量装置，其特征在于，包括：脉冲模块、直流高压模块、电极模块和数据采集模块，其中：脉冲模块为电极模块提供激励源，用于将空间电荷信号转化成振动信号；直流高压模块为电极模块提供直流电场，用于极化待测试样；电极模块与脉冲模块和直流高压模块分别相连，控制待测试样的温度并引出空间电荷信号与热刺激电流；数据采集模块接收电极模块的空间电荷信号和热刺激电流并储存处理；

所述的脉冲模块包括：串联的纳秒脉冲电压源和耦合电容；

所述的直流高压模块包括：串联的直流高压源和限流电阻；

所述的电极模块包括：液氮杜瓦罐、温度控制器、宽频放大器、金属腔体、水平设置于金属腔体内的上电极、下电极、半导电片、电加热圈、保护极、压电传感器和电流测量极，其中：上电极、半导电片、下电极和压电传感器从上而下依次共轴设置，下电极、电流测量极和保护极从内而外同心设置；待测试样的上表面与半导电片紧密接触，下表面与下电极、电流测量极和保护极的上表面紧密接触，保护极贴壁设置于金属腔体的内侧并位于半导电片的下方，电加热圈设置于保护极内并与温度控制器相连；压电传感器与宽频放大器相连，液氮杜瓦罐与金属腔体相连。

2.根据权利要求1所述的联合分时测量装置，其特征是，所述的上电极为上圆柱下圆盘结构，圆柱伸出金属腔体，圆盘与半导电片紧密接触，圆柱的顶端与耦合电容、限流电阻分别相连。

3.根据权利要求1所述的联合分时测量装置，其特征是，所述的圆柱外套设有上电极绝缘盘，该上电极绝缘盘为上圆柱下圆盘结构，圆盘与金属腔体的内壁贴合，中央开有与上电极的圆柱相配合的通孔。

4.根据权利要求1所述的联合分时测量装置，其特征是，所述的半导电片与上电极的圆盘的外径相同，并大于保护极的内径。

5.根据权利要求1所述的联合分时测量装置，其特征是，所述的保护极为环状结构，环状结构的内侧向内凸起，外侧设有凹槽；该凸起与压电传感器之间留有通孔。

6.根据权利要求1所述的联合分时测量装置，其特征是，所述的下电极内上方埋设有热电偶，热电偶与温度控制器相连。

7.根据权利要求1所述的联合分时测量装置，其特征是，所述的待测试样的外径大于半导电片的外径。

8.根据权利要求1所述的联合分时测量装置，其特征是，所述的电流测量极为截面为长方形的金属圆环，该电流测量极通过单刀双掷开关和电流表与计算机相连。

9.根据权利要求8所述的联合分时测量装置，其特征是，所述的单刀双掷开关的两个输出端分别连接电流表和大地。

10.一种基于上述任一权利要求所述装置的联合分时测量方法，其特征在于，当待测试样温度稳定在高于或者等于室温的某一温度后，启动纳秒脉冲电压源和直流高压源，则待测试样内产生空间电荷；单刀双掷开关的输出端接地，空间电荷信号依次通过下电极、压电传感器和宽频放大器输入示波器；示波器对待测试样内产生的空间电荷信号进行采集并传递至计算机，采集一段设定的时间后向金属腔体内充入液氮对待测试样降温，达到制定温度后断开液氮并关闭直流高压源，温度控制器对待测试样按一定的速率升温至一定温度；升温过程中交替测量空间电荷和热刺激电流：测量空间电荷时，单刀双掷开关的输出端接地，纳秒脉冲电压源继续施加脉冲激励，示波器继续采集待测试样的空间电荷信号，对待测试样的空间电荷进行测量，并将数据传至计算机；测量热刺激电流时，关闭纳秒脉冲电压源，单刀双掷开关的输出端与电流表相连，待测试样中的热刺激电流通过电流测量极后被电流表测量，数据被传至计算机进行处理。