Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 13, Numéro 7, juillet 1978
Page(s) 372 - 379
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:01978001307037200
Rev. Phys. Appl. (Paris) 13, 372-379 (1978)
DOI: 10.1051/rphysap:01978001307037200

Mesure automatique du bruit anormal sur des diélectriques hors d'équilibre

M. Jannin

Laboratoire Diélectriques, Faculté des Sciences, Bâtiment Mirande, 21100 Dijon, France


Abstract
We have devised a low frequency (1 kHz) noise measuring device to perform automatic and continuous measurements of ferroelectric capacitors parameters even if the dielectric is not in a thermodynamic equilibrium state. At a given frequency one can represent a ferroelectric capacitor by an equivalent circuit containing three independent and unknown parameters : a perfect capacitor, a resistor to express losses and a noise current i 2 or voltage e2 generator. The full measurement sequence comprises three steps. By analogic computation the device generates, from the three values measured, two voltages respectively proportionnal to the values of the two independent parameters i2 and e2. The determination of sample impedance modulus | z | is also done according to the equation e2 = | z |2 i2. The calculation of the third independent parameter tg δ is only possible if the magnitude of the smaller component of the impedance is equal to, at least, the fifth of the other. Measurements were done on BaTiO3 samples. We found that some anomalous noise appears during temperature drifts ; but the noise measured value of | z | always agree with the value measured by low field bridge technique.


Résumé
Nous avons réalisé un appareil de mesure automatique, par le bruit basse fréquence (1 kHz), des paramètres qui caractérisent une capacité à diélectrique ferroélectrique même si ce dernier n'est pas en équilibre. A une fréquence donnée, une telle capacité se représente par un schéma équivalent comportant trois inconnues indépendantes : une capacité parfaite, une résistance pour représenter les pertes et un générateur de tension e2 ou de courant i2 de bruit. Le cycle de mesure comporte donc trois séquences. A partir des trois tensions de bruit alors mesurées, l'appareil engendre par calcul analogique des tensions proportionnelles aux valeurs des paramètres indépendants e2 et i2. L'évaluation du module de l'impédance z de l'échantillon s'effectue conformément à la relation e 2 = | z |2 i2. Le calcul du troisième paramètre indépendant tg δ n'est réalisable que si l'amplitude de la plus petite des deux composantes de l'impédance est au moins égale au cinquième de celle de la plus grande. Des études ont été réalisées sur des échantillons de BaTiO3. On a trouvé que du bruit anormal apparaît si l'on fait dériver lentement la température de l'échantillon. Par contre la valeur obtenue, par la mesure de bruit, pour le module de l'impédance z coïncide toujours avec celle que l'on obtient par des mesures à champ faible au pont d'impédance.

PACS
0630L - Measurement of basic electric and magnetic variables.
0750 - Electrical instruments and techniques.
7780B - Ferroelectric transitions and Curie point.
7310K - Dielectric variables measurement.
3110K - Dielectric variables control.

Key words
automatic testing -- barium compounds -- electric noise measurement -- ferroelectric materials -- ferroelectricity -- noise measuring device -- ferroelectric capacitor parameters -- thermodynamic equilibrium state -- BaTiO sub 3 samples -- anomalous noise -- temperature drifts -- impedance modulus -- automatic continuous measurement