10kV高壓(ya)放大器在鐵電(dian)測(ce)試(shi)中的容性(xing)負載驅(qu)動(dong)解決方案(an)

壹、技(ji)術需(xu)求(qiu)分(fen)析(xi)

鐵電(dian)材料測(ce)試(shi)系(xi)統依賴(lai)於(yu)高壓(ya)功率放大器，源(yuan)於(yu)兩大核心物理特(te)性(xing)：

1.  高矯(jiao)頑場強(qiang)需(xu)求(qiu)：

鐵(tie)電(dian)材料極化(hua)反(fan)轉(zhuan)所需(xu)的矯(jiao)頑場強(qiang) (Ec) 普(pu)遍在數(shu) kV/cm 量級(ji)。

針(zhen)對(dui)典(dian)型樣品厚度（微(wei)米至數(shu)百微(wei)米），需(xu)施(shi)加(jia)數(shu)百伏至數(shu)千伏量級(ji)高壓(ya)方能(neng)實(shi)現(xian)極(ji)化(hua)。

常規信(xin)號發生器輸出峰(feng)值(zhi)電(dian)壓(ya)（通常 < 20 Vp-p）不足(zu)以(yi)提(ti)供(gong)所需(xu)場強(qiang)。

2.  容(rong)性(xing)負載驅(qu)動(dong)需(xu)求(qiu)：

鐵(tie)電(dian)樣品本質呈現(xian)顯著(zhu)電(dian)容特(te)性(xing)。

交流激(ji)勵下（尤其高頻），其產(chan)生的容性(xing)電(dian)流 (I = C × dV/dt) 。

驅(qu)動(dong)源(yuan)需(xu)具備高(gao)電(dian)流輸出能(neng)力(li)（數(shu)安培(pei)或更(geng)高），以(yi)避(bi)免(mian)電(dian)壓(ya)波(bo)形(xing)畸(ji)變及測(ce)量失真(zhen)。

高壓(ya)功率放大器專(zhuan)為(wei)此(ci)類(lei)容性(xing)負載的苛(ke)刻驅(qu)動(dong)條(tiao)件(jian)設(she)計。

二(er)、應(ying)用(yong)場(chang)景

高(gao)壓(ya)功率放大器在鐵電(dian)研(yan)究中服務(wu)於(yu)以(yi)下關鍵表征測(ce)試(shi)：

1.  電(dian)滯回線表(biao)征 (P-E Loop Measurement)

目的：獲取(qu)極(ji)化(hua)強(qiang)度 (P) 隨外電(dian)場 (E) 變化(hua)的滯回(hui)曲(qu)線，為(wei)核心鐵電(dian)性(xing)表征手段(duan)。

過程：信號(hao)發(fa)生器生成低(di)頻正(zheng)弦(xian)/三(san)角(jiao)波(bo)，高壓(ya)放大器將(jiang)其(qi)線性(xing)放大至(zhi)所需(xu)高壓(ya)，施(shi)加(jia)於樣品(pin)。通過電(dian)荷監測(ce)回路計算(suan) P，繪制 P-E 曲(qu)線。

功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu)：輸出高(gao)壓(ya)克(ke)服材料矯(jiao)頑場；提(ti)供(gong)高電(dian)流確保樣(yang)品(pin)電(dian)容快速(su)充(chong)放電(dian)；維持信號保真(zhen)度，保障不同頻率下回(hui)線形(xing)狀(zhuang)。

2.  壓(ya)電(dian)特(te)性(xing)評(ping)估(gu) (Piezoelectric Characterization)

目的：測(ce)量鐵電(dian)材料壓(ya)電(dian)系(xi)數(shu) (如 d₃₃) 等參(can)數(shu)。

過程：為(wei)激(ji)發壓(ya)電(dian)響應，需(xu)施(shi)加(jia)頻率可(ke)調(tiao)的高壓(ya)交流激(ji)勵信(xin)號，用於(yu)諧(xie)振(zhen)譜(pu)及介(jie)電(dian)譜(pu)分析。

功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu)：輸出高(gao)頻(pin)高(gao)壓(ya)激勵信(xin)號；具備足(zu)夠帶(dai)寬及功(gong)率(lv)，確保樣(yang)品(pin)在諧(xie)振(zhen)點(dian)附近驅(qu)動(dong)，實現(xian)壓(ya)電(dian)參(can)數(shu)測(ce)量。

3.  可靠(kao)性(xing)與(yu)耐久(jiu)性(xing)測(ce)試(shi) (Reliability Testing: Fatigue & Aging)

目的：評(ping)估(gu)長(chang)期(qi)電(dian)場循環(huan)下材料性(xing)能(neng)衰(shuai)減(jian)。

過程：向樣(yang)品(pin)持續施(shi)加(jia)高壓(ya)雙(shuang)極或(huo)單極(ji)電(dian)脈(mai)沖。

功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu)：輸出穩(wen)定(ding)、可靠(kao)的高壓(ya)脈(mai)沖序(xu)列；滿(man)足(zu)長(chang)時(shi)間(jian)連(lian)續(xu)工(gong)作(zuo)需(xu)求(qiu)；低(di)噪(zao)聲、低(di)失真(zhen)輸出確保測(ce)試(shi)數(shu)據準確可(ke)信(xin)。

4.  介(jie)電(dian)性(xing)能(neng)分(fen)析(xi) (Dielectric Property Testing)

目(mu)的：測(ce)量介電(dian)常數(shu)及損(sun)耗(hao)角正(zheng)切 (tanδ) 的頻率(lv)依(yi)賴性(xing)及偏壓(ya)依賴性(xing)。

過程：研(yan)究介電(dian)常數(shu)的電(dian)場非(fei)線性(xing)特(te)性(xing)時，需(xu)在交流測(ce)試(shi)信號上(shang)疊加(jia)高壓(ya)直流偏置場(chang)。

功能(neng)要(yao)求(qiu)：工(gong)作(zuo)在直流(liu)偏置模(mo)式(shi)；輸出含(han)高(gao)壓(ya)直流分量的交流混(hun)合信號；提(ti)供(gong)所需(xu)高偏置場(chang)強(qiang)。