鎖相放大器在低介電常數材料測量中的應用

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

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

北京華測試驗儀器有限公司推出的低損耗材料介電溫譜測試系統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，完成低介電常數材料精準的介電溫譜、頻譜測量。

鎖相放大器基本原理圖

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

在材料電學測量領域。鎖相放大器不單單可以用于Low-K材料的阻抗測量，還可應用于諸如電池內阻測量（用于儲能電池健康檢測甚至對運行中的新能源車輛電池做精密的在線檢測管理）、生物阻抗分析、超導材料的電阻測量、精密電容檢測等。