锁相放大器在低介电常数材料测量中的应用

随着集成电路和通信技术的高速发展，低介常数材料（Low-K）被广泛的应用，一般我们将K值＜3的材料称为低介电常数材料，但在新一代集成电路中，很多器件要求材料的K值＜2.5，国际器件与系统蓝图（IRDS）还建议在2028年前，开发出K值＜2的超低介电材料，材料损耗已经接近甚至小于0.005。

而传统的介电常数（包括介电频谱、温谱），常见的测量方式诸如高频Q表或采用阻抗分析仪都不太合适，测量误差主要来自于测量夹具及导线的损耗以及测试样品制备时的误差。

北京华测试验仪器有限公司推出的低损耗材料介电温谱测试系统有效的改善了这一困境，利用锁相放大器能大幅度衰弱噪声干扰的特性，完成低介电常数材料精准的介电温谱、频谱测量。

锁相放大器基本原理图

锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器。锁相放大器利用和被测信号有相同频率和相位关系的参考信号作为比较基准，只对被测信号本身和那些与参考信号同频（或者倍频）、同相的噪声分量有响应。因此，锁相放大器能大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比。此外，锁相放大器有很高的检测灵敏度，信号处理比较简单，是对弱信号检测的一种有效方法。将锁相放大器与电桥相互配合，同时用于交流电压电流测量，这就给材料的交流阻抗分析提供了一种高精度的测量方式。

在材料电学测量领域。锁相放大器不单单可以用于Low-K材料的阻抗测量，还可应用于诸如电池内阻测量（用于储能电池健康检测甚至对运行中的新能源车辆电池做精密的在线检测管理）、生物阻抗分析、超导材料的电阻测量、精密电容检测等。