1.一種空間電荷-熱刺激電流的聯(lián)合分時(shí)測量裝置,其特征在于,包括:脈沖模塊、直流高壓模塊、電極模塊和數(shù)據(jù)采集模塊,其中:脈沖模塊為電極模塊提供激勵源,用于將空間電荷信號轉(zhuǎn)化成振動信號;直流高壓模塊為電極模塊提供直流電場,用于極化待測試樣;電極模塊與脈沖模塊和直流高壓模塊分別相連,控制待測試樣的溫度并引出空間電荷信號與熱刺激電流;數(shù)據(jù)采集模塊接收電極模塊的空間電荷信號和熱刺激電流并儲存處理;
所述的脈沖模塊包括:串聯(lián)的納秒脈沖電壓源和耦合電容;
所述的直流高壓模塊包括:串聯(lián)的直流高壓源和限流電阻;
所述的電極模塊包括:液氮杜瓦罐、溫度控制器、寬頻放大器、金屬腔體、水平設(shè)置于金屬腔體內(nèi)的上電極、下電極、半導(dǎo)電片、電加熱圈、保護(hù)極、壓電傳感器和電流測量極,其中:上電極、半導(dǎo)電片、下電極和壓電傳感器從上而下依次共軸設(shè)置,下電極、電流測量極和保護(hù)極從內(nèi)而外同心設(shè)置;待測試樣的上表面與半導(dǎo)電片緊密接觸,下表面與下電極、電流測量極和保護(hù)極的上表面緊密接觸,保護(hù)極貼壁設(shè)置于金屬腔體的內(nèi)側(cè)并位于半導(dǎo)電片的下方,電加熱圈設(shè)置于保護(hù)極內(nèi)并與溫度控制器相連;壓電傳感器與寬頻放大器相連,液氮杜瓦罐與金屬腔體相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合分時(shí)測量裝置,其特征是,所述的上電極為上圓柱下圓盤結(jié)構(gòu),圓柱伸出金屬腔體,圓盤與半導(dǎo)電片緊密接觸,圓柱的頂端與耦合電容、限流電阻分別相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合分時(shí)測量裝置,其特征是,所述的圓柱外套設(shè)有上電極絕緣盤,該上電極絕緣盤為上圓柱下圓盤結(jié)構(gòu),圓盤與金屬腔體的內(nèi)壁貼合,中央開有與上電極的圓柱相配合的通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合分時(shí)測量裝置,其特征是,所述的半導(dǎo)電片與上電極的圓盤的外徑相同,并大于保護(hù)極的內(nèi)徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合分時(shí)測量裝置,其特征是,所述的保護(hù)極為環(huán)狀結(jié)構(gòu),環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)向內(nèi)凸起,外側(cè)設(shè)有凹槽;該凸起與壓電傳感器之間留有通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合分時(shí)測量裝置,其特征是,所述的下電極內(nèi)上方埋設(shè)有熱電偶,熱電偶與溫度控制器相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合分時(shí)測量裝置,其特征是,所述的待測試樣的外徑大于半導(dǎo)電片的外徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合分時(shí)測量裝置,其特征是,所述的電流測量極為截面為長方形的金屬圓環(huán),該電流測量極通過單刀雙擲開關(guān)和電流表與計(jì)算機(jī)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聯(lián)合分時(shí)測量裝置,其特征是,所述的單刀雙擲開關(guān)的兩個輸出端分別連接電流表和大地。
10.一種基于上述任一權(quán)利要求所述裝置的聯(lián)合分時(shí)測量方法,其特征在于,當(dāng)待測試樣溫度穩(wěn)定在高于或者等于室溫的某一溫度后,啟動納秒脈沖電壓源和直流高壓源,則待測試樣內(nèi)產(chǎn)生空間電荷;單刀雙擲開關(guān)的輸出端接地,空間電荷信號依次通過下電極、壓電傳感器和寬頻放大器輸入示波器;示波器對待測試樣內(nèi)產(chǎn)生的空間電荷信號進(jìn)行采集并傳遞至計(jì)算機(jī),采集一段設(shè)定的時(shí)間后向金屬腔體內(nèi)充入液氮對待測試樣降溫,達(dá)到制定溫度后斷開液氮并關(guān)閉直流高壓源,溫度控制器對待測試樣按一定的速率升溫至一定溫度;升溫過程中交替測量空間電荷和熱刺激電流:測量空間電荷時(shí),單刀雙擲開關(guān)的輸出端接地,納秒脈沖電壓源繼續(xù)施加脈沖激勵,示波器繼續(xù)采集待測試樣的空間電荷信號,對待測試樣的空間電荷進(jìn)行測量,并將數(shù)據(jù)傳至計(jì)算機(jī);測量熱刺激電流時(shí),關(guān)閉納秒脈沖電壓源,單刀雙擲開關(guān)的輸出端與電流表相連,待測試樣中的熱刺激電流通過電流測量極后被電流表測量,數(shù)據(jù)被傳至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。