鎖相放大器在低介電常數(shù)材料測(cè)量中的應(yīng)用

隨著集成電路和通信技術(shù)的高速發(fā)展，低介常數(shù)材料（Low-K）被廣泛的應(yīng)用，一般我們將K值＜3的材料稱為低介電常數(shù)材料，但在新一代集成電路中，很多器件要求材料的K值＜2.5，國際器件與系統(tǒng)藍(lán)圖（IRDS）還建議在2028年前，開發(fā)出K值＜2的超低介電材料，材料損耗已經(jīng)接近甚至小于0.005。

而傳統(tǒng)的介電常數(shù)（包括介電頻譜、溫譜），常見的測(cè)量方式諸如高頻Q表或采用阻抗分析儀都不太合適，測(cè)量誤差主要來自于測(cè)量夾具及導(dǎo)線的損耗以及測(cè)試樣品制備時(shí)的誤差。

北京華測(cè)試驗(yàn)儀器有限公司推出的低損耗材料介電溫譜測(cè)試系統(tǒng)有效的改善了這一困境，利用鎖相放大器能大幅度衰弱噪聲干擾的特性，完成低介電常數(shù)材料精準(zhǔn)的介電溫譜、頻譜測(cè)量。

鎖相放大器基本原理圖

鎖相放大器是一種對(duì)交變信號(hào)進(jìn)行相敏檢波的放大器。鎖相放大器利用和被測(cè)信號(hào)有相同頻率和相位關(guān)系的參考信號(hào)作為比較基準(zhǔn)，只對(duì)被測(cè)信號(hào)本身和那些與參考信號(hào)同頻（或者倍頻）、同相的噪聲分量有響應(yīng)。因此，鎖相放大器能大幅度抑制無用噪聲，改善檢測(cè)信噪比。此外，鎖相放大器有很高的檢測(cè)靈敏度，信號(hào)處理比較簡(jiǎn)單，是對(duì)弱信號(hào)檢測(cè)的一種有效方法。將鎖相放大器與電橋相互配合，同時(shí)用于交流電壓電流測(cè)量，這就給材料的交流阻抗分析提供了一種高精度的測(cè)量方式。

在材料電學(xué)測(cè)量領(lǐng)域。鎖相放大器不單單可以用于Low-K材料的阻抗測(cè)量，還可應(yīng)用于諸如電池內(nèi)阻測(cè)量（用于儲(chǔ)能電池健康檢測(cè)甚至對(duì)運(yùn)行中的新能源車輛電池做精密的在線檢測(cè)管理）、生物阻抗分析、超導(dǎo)材料的電阻測(cè)量、精密電容檢測(cè)等。