热释电效应指的是极化强度随温度改变而表现出的电荷释放现象, 宏观上是温度的改变是在材料的两端出现电压或产生电流。考虑一个单畴化的铁电体, 其中极化强度的排列使靠近极化矢量两端的表面附近出现束缚电荷。 

在热平衡状态下,这些束缚电荷被等量反号的自由电荷所屏蔽,所以铁电体对外界并不显示电的作用。

当温度改变时, 极化强度发生变化, 原先的自由电荷不能再完全屏蔽束缚电荷, 于是表面出现自由电荷, 他们在附近空间形成电场, 对带电微粒有吸引或者排斥作用。 通过与外电路连接, 则可在电路中观测到电流。 升温和降温两种情况下电流的方向相反, 与铁电体中的压电效应相似, 热释电效应中电荷或电流的出现是由于极化改变后对自由电荷的吸引能力发生变化, 使在相应表面上自由电荷增加或减少。

热释电效应

 热释电效应形成的原理

热释电电流又分为 热激励极化电流法TSPC       热激励去极化电流法TSDC 

表征热释电材料的重要参数热释电系数

热激励极化(TSDC)的测量

热激励去极化电流(TSDC)的测量

首先利用温度控制装置将试样降温到较低温度T0(液氮温度),然后对试样加电压Vp再以一定的升温速度β‘升温。在升温开始时,由于温度较低,分子被“冻结”,介质几乎不被极化,故无电流流过电路。但是随着温度的升高,介质的极化逐渐产生,随之电路里就有电流流过,并逐渐增大。当温度升到某一点时,介质极化达到饱和,随之流过电路里的电流几乎为零。这一过程形成的电流就是热激励极化电流。

 
 

热释电表征和测量方法

首先对样品进行高压极化,将极化好的样品放入测试区,待电流计的计数低于pA以下,利用温度控制装置对试样进行线性升温至一个特定的温度,从而得到一个温度和电流的曲线,即材料的热激励去极化电流特性曲线。

常用测量热释电的基本方法为直接测量法,直接测量法利用微电流计(皮安表)或静计,直接测量晶体在缓慢升温或降温过程中释放出来的热释电电流。

热激电流测量过程图

热释电系数计算公式:

式中: A为样品的电极面积,dT/dt为温度的时变率
因此,只要测得热释电电流IP和温度的时变率dT/dt

集成

化设

应用

范围广

测量

稳定

TSC系列热激励电流测量系统

国内首个利用其测量电介质材料的系统

广泛应用于电力、绝缘、生物分子等领域研究材料分子弛豫、相转变、玻璃化温度等性能的重要实验工具。

测量温度:RT~1000℃

测量方式:采用三环电极测量方法

工作温度:5℃ 至 + 40 ℃

升降温斜率:0-10°C/min,典型值:3°C/min

测量样品:块体材料或不带基底的薄膜

存储温度:–40 ℃ 至 +65 ℃

控温精度:±0.5℃

样品尺寸:φ<20mm

工作湿度:+40 ℃ 时,相对湿度最高达 95%(无冷凝)

电流范围:20fA-20mA,精度0.5%;

供电:220V±10%,50Hz, 2.6kW

尺寸:520x350x460mm

空载泄露电流<0.5PA 

保修期:1年

重量:20kg

订购信息

测量温度:RT-1000℃

测量范围:20fA-20mA

实时监测热激励去极化电流随温度变化的曲线

用于研究高聚物内偶极松弛、陷阱参数、空间电荷的存贮和输运以及聚合物结构松弛与转变、分子运行特征的重要手段。





TSC-6510热激励去极化电流测量系统


订货编号

测量温度

测量通道

测量环境

阻抗分析/LCR表

TSC65101PBA

RT~1000℃

1

空气

不含配套测量仪表

TSC65101PBAWMRT-1000℃1空气含配套测量仪表
TSC65101PBGWM   RT-1000℃1流动气氛含配套测量仪表

TSC65101PBVGWM

RT-1000℃

1

真空气氛

含配套测量仪表

国内

首创

测量温度:-160℃~450℃ 

样品尺寸:直径小于20mm 

工作温度:5℃ 至 + 40 ℃

升降温斜率:0-10°C/min(典型值3°C/min)

极化电压:0-1KV ,最小分辨率5mV

存储温度:–40 ℃ 至 +65 ℃

控温精度:±0.5℃

重量:20kg

工作湿度:+40 ℃ 时,相对湿度最高达 95%(无冷凝)

电流范围:20fA-20mA,最小分辨率10fA

供电:220V±10%,50Hz, 2.6kW

尺寸:520x350x460mm

夹具空载泄露电流<0.5PA 

保修期:1年


订货编号

测量温度

极化电压

测量环境

阻抗分析/LCR表

TSC65201PBG

 -160℃~450℃

0~1KV

真空气氛

不含配套测量仪表

TSC65201PBGWM-160℃~450℃0~1KV真空气氛含配套测量仪表

用于研究高聚物内偶极松弛、陷阱参数、空间电荷的存贮和输运以及聚合物结构松弛与转变、分子运行特征的重要手段。该系统不仅可以测量热激励去极化电流测量,还可以测量热激励极化电流测量。

测量温度:-160℃~450℃

测量范围:1fA-20mA

最高极化电压:1KV

实时监测热激励去极化电流随温度变化的曲线

广泛应用于电力、绝缘、生物分子等领域研究材料分子弛豫、相转变、玻璃化温度等性能的重要实验工具。


订购信息

TSC-6520热激励电流测量系统


用于研究高聚物内偶极松弛、陷阱参数、空间电荷的存贮和输运以及聚合物结构松弛与转变、分子运行特征的重要手段。该系统不仅可以测量热激励去极化电流测量,还可以测量热激励极化电流测量.


测量温度:-160℃~450℃

测量范围:1fA-20mA

最高极化电压:10KV

实时监测热激励去极化电流随温度变化的曲线

广泛应用于电力、绝缘、生物分子等领域研究材料分子弛豫、相转变、玻璃化温度等性能的重要实验工具。

测量温度:-160℃~450℃ 

样品尺寸:直径小于20mm 

工作温度:5℃ 至 + 40 ℃

升降温斜率:0-10°C/min(典型值3°C/min)

极化电压:0-10KV ,最小分辨率10V

存储温度:–40 ℃ 至 +65 ℃

控温精度:±0.5℃

重量:20kg

工作湿度:+40 ℃ 时,相对湿度最高达 95%(无冷凝)

电流范围:20fA-20mA,最小分辨率10fA

供电:220V±10%,50Hz, 2.6kW

尺寸:520x350x460mm

空载泄露电流<0.5PA 

保修期:1年


订货编号

测量温度

极化电压

测量环境

阻抗分析/LCR表

TSC65201PBG

 -160℃~450℃

0~1KV

真空气氛

不含配套测量仪表

TSC65201PBGWM-160℃~450℃0~1KV真空气氛含配套测量仪表

订购信息

TSC-6530热激励电流测量系统


尖刀优势

集成化一体,让测量变得更加简单

独特的高温测量夹具,轻松获得精准可靠的数据结果

    采用自主研发的高温三环电极测量夹具,测量方法与国际同步,样品尺寸可以更小,样品台采用散热式设计可以很好解决因平台带来的热弛豫影响;

   空载泄露电流<0.5PA,测量精度更高,测量稳定不易掉点;

   电极采用铂金电极和引线,具有损耗小,耐高温,抗氧化能力;

 

拥有国家认可专利技术的高温电学加热炉,为您提供最均仁的温场,专利号

TSC-6510热激励去极化电流测量系统


     ■   集成10.1‘电容触摸宽频显示,软件操作更加流畅,体验更好;

   采用RAM嵌入式开发平台,可进行在线升级、远程协助及故障诊断;

 “傻瓜式”软件设计,简单易操作测量步骤,让新人也能轻松掌握;

 

   采用PID精准控温系统,控温精度达到±0.5℃

   高温电学加热炉,内置金属屏蔽罩,有效减小外部信号干扰

   采用真空气密性设计,可以实现真空、流动气氛等测量环境

 

TSC-6520和6530热激励去极化电流测量系统 


集成化一体,让测量变得更加简单

     ■  将高温炉、测量夹具、软件集成于一体,自带10.1“宽屏可视化操作

   采用RAM嵌入式开发平台,可进行在线升级、远程协助及故障诊断

 “傻瓜式”软件设计,简单易操作测量步骤,让新人也能轻松掌握;

 

独特的高温测量夹具,轻松获得精准可靠的数据结果

一体化制冷加热控温平台,实现精确控温,满足各种测量应用的需求

    采用加热制冷一体化控温平台,实现任意温度精确控温,保证温度不过冲

   采用高真空气密性设计,可以实现高低温、真空气氛测量环境,同时保证低温不结霜现象

  配备自动液氮注入系统LNP-95,自动补给平台所需液氮制冷量,达到精确控温;最高可以达到-175℃的极限,完全能保证样品最低温度达到-160℃

 

    采用自主研发的高温三环电极测量夹具,测量方法与国际同步,样品尺寸可以更小,样品台采用散热式设计可以很好解决因平台带来的热弛豫影响;

   空载泄露电流<0.5PA,测量精度更高,测量稳定不易掉点;

   电极采用铂金电极和引线,具有损耗小,耐高温,抗氧化能力;

 

方必军老师课题组

胡长征老师课题组

合作院所


陈晓明老师课题组

罗莱慧老师课题组