一种基于半导体器件的电场强度测量方法技术

本发明专利技术公开了基于半导体器件的电场强度测量方法，包括：S1、从已测得击穿场强的多个不同型号的半导体器件中选择两种不同型号的半导体器件，编号S

【技术实现步骤摘要】
一种基于半导体器件的电场强度测量方法


[0001]本专利技术涉及电场强度测量方法，尤其是一种基于半导体器件的电场强度测量方法。

技术介绍

[0002]电场强度是用来表示电场强弱的物理量，在电力领域经常需要对电场强度进行测量，如直流输电线路电场测量，用电设备表面电场测量等等。目前常用的电场测量方法包括光电测量法、参考地法及悬浮导体法。参考地法的主要问题在于对测量速度要求很高，只能对瞬态信号进行测量，测量误差较大。悬浮导体法的主要问题在于将悬浮导体放置在待测电场中时，导体自身感应的电荷产生电场与原待测电场叠加导致电场发生畸变，并且传输媒介也会增大信号畸变，导致测量精度较差。光电测量法利用Pockels电光效应，通过光纤耦合传输光信号，有良好的隔离作用，但是仍然没有解决探头引起的原电场畸变问题。
[0003]在实际电场测量中，由于探头尺寸相较于电场场域尺寸无法忽略，探头引起的电场畸变可能十分严重，探头测得的畸变电场强度与未引入探头的实际原电场强度可能存在巨大差异。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术提出一种基于半导体器件的电场强度测量方法，以解决现有测量方法会引起电场畸变而导致场强测量精度较低、测量误差较大的问题。
[0005]一种基于半导体器件的电场强度测量方法，包括如下步骤：
[0006]S1、从已测得击穿场强的多个不同型号的半导体器件中，选择两种不同型号的半导体器件，分别编号为S
low
、S
high
，对应的击穿场强分别为D
>low
、D
high
；其中，半导体器件S
low
能被待测位置处的场强击穿，半导体器件S
high
不能被待测位置处的场强击穿；
[0007]S2、判断半导体器件S
low
与半导体器件S
high
之间的击穿场强之差是否小于测量允许误差，若小于，则所述待测位置处的场强为(D
high
+D
low
)/2；若不小于，则进入步骤S3；
[0008]S3、从已测得击穿场强的多个不同型号的半导体器件中，选择击穿场强为半导体器件S
low
与半导体器件S
high
的击穿场强均值的半导体器件S
mid
，并放置在待测位置处；
[0009]S4、判断半导体器件S
mid
是否被击穿：若被击穿，则将半导体器件S
mid
作为更新的半导体器件S
low
并返回步骤S2；若未被击穿，则将半导体器件S
mid
作为更新的半导体器件S
high
并返回步骤S2。
[0010]本专利技术上述技术方案相对于现有技术而言，其有益效果在于：
[0011]1)本专利技术的方法能够测量的电场强度范围广。因为半导体器件的特征是在一定反向电压下发生击穿导致功能失效，击穿电压与击穿场强间存在一一对应关系，而半导体器件的击穿电压从几伏到数千伏，因此对应的击穿场强范围广，也就使得本专利技术能够测量的电场强度范围广；
[0012]2)半导体器件价格低廉，测量时将半导体器件放置在测量点，不需要价格高昂的
传感器及其他设备，因此测量成本较低；
[0013]3)半导体器件空间尺寸很小，相对于待测电场的空间尺度而言小至可以忽略，因此半导体器件不会引起电场的畸变，能够准确测得电场强度；
[0014]4)本专利技术方法预先测量一系列半导体器件的击穿场强，进而可以建立半导体器件型号与击穿场强的对应关系，在测量实际电场强度时，仅需通过二分法缩小放置在测量点的半导体器件型号范围，再根据型号查得对应击穿场强即可获得实际电场强度，操作方便。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例一种基于半导体器件的电场强度测量方法的流程图；
[0016]图2是本专利技术实施例中用来放置半导体器件的绝缘支撑件的结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体的实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0018]图1为本专利技术实施例所提出的基于半导体器件的电场强度测量方法流程图，参考图1，该测量方法包括如下步骤S1～S4：
[0019]步骤S1、从已测得击穿场强的多个不同型号的半导体器件中，选择两种不同型号的半导体器件，分别编号为S
low
、S
high
，对应的击穿场强分别为D
low
、D
high
；其中，半导体器件S
low
能被待测位置处的场强击穿，半导体器件S
high
不能被待测位置处的场强击穿。可以采用如下方法来选择出击穿场强符合上述条件的两个初始的半导体器件S
low
、S
high
：
[0020]测量装置开始工作后，施加的电压一直保持不变。可以事先从已测得击穿场强的半导体器件中，选择一半导体器件S0来开始进行是否能被待测位置处场强击穿的试验：
[0021]将半导体器件S0放置在待测位置处，判断是否被击穿：
[0022]若被击穿，则将半导体器件S0作为初始的半导体器件S
low
，然后继续选择击穿场强更高的半导体器件进行击穿试验，直至寻找到不被待测位置处场强击穿的半导体器件，作为初始的半导体器件S
high
；
[0023]若未被击穿，则将半导体器件S0作为初始的半导体器件S
high
，然后继续选择击穿场强更低的半导体器件进行击穿试验，直至寻找到可被击穿的半导体器件，作为初始的半导体器件S
low
。
[0024]这样一来，就可以选择出初始的可被待测位置处场强击穿的半导体器件S
low
以及不能被击穿的半导体器件S
high
。
[0025]步骤S2、判断半导体器件S
low
与半导体器件S
high
之间的击穿场强之差是否小于测量允许误差，若小于，则所述待测位置处的场强为(D
high
+D
low
)/2；若不小于，则进入步骤S3。
[0026]所述的测量允许误差是根据具体的场强测量要求来设定的。如果初始选择的两个半导体器件的击穿场强之差(绝对值)小于测量允许误差，则可以直接将初始的两个半导体器件S
low
与S
high
的击穿场强均值作为待测位置处的场强。否则，利用二分法缩小范围，继续选择半导体器件，即进入步骤S3。
[0027]步骤S3、从已测得击穿场强的多个不同型号的半导体器件中，选择击穿场强为半导体器件S
low
与半导体器件S
high
的击穿场强均值的半导体器件S
mid
，并放置在待测位置处。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于半导体器件的电场强度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、从已测得击穿场强的多个不同型号的半导体器件中，选择两种不同型号的半导体器件，分别编号为S
low
、S
high
，对应的击穿场强分别为D
low
、D
high
；其中，半导体器件S
low
能被待测位置处的场强击穿，半导体器件S
high
不能被待测位置处的场强击穿；S2、判断半导体器件S
low
与半导体器件S
high
之间的击穿场强之差是否小于测量允许误差，若小于，则所述待测位置处的场强为(D
high
+D
low
)/2；若不小于，则进入步骤S3；S3、从已测得击穿场强的多个不同型号的半导体器件中，选择击穿场强为半导体器件S
low
与半导体器件S
high
的击穿场强均值的半导体器件S
mid
，并放置在待测位置处；S4、判断半导体器件S
mid
是否被击穿：若被击穿，则将半导体器件S
mid
作为更新的半导体器件S
low
并返回步骤S2；若未被击穿，则将半导体器件S
mid
作为更新的半导体器件S
high
并返回步骤S2。2.如权利要求1所述的基于半导体器件的电场强度测量方法，其特征在于，在整个测量过程中均是采用一绝缘支撑件将半导体器件放置在电场中。3.如权利要求1所述的基于半导体器件的电场强度测量方法，其特征在于，还包括：按照步骤S1～S4的方法分别测量待测位置处的x轴、y轴和z轴方向的场强，并利用三个方向的场强计算待测位置处的三维场强。4.如权利要求3所述的基于半导体器件的电场强度测量方法，其特征在于，待测位置处的三维场强E＝(E
x2
+E
y2
+E
z2
)
0.5
，其中，E
x
、E
y
、E
z
分别为待测位置处的x轴、y轴和z轴方向的场强大小。5.如权利要求3所述的基于半导体器件的电场强度测量方法，其特征在于，按照步骤S1～S4的方法分别测量待测位置处的x轴、y轴和z轴方向的场强时，在待测位置处放置一绝缘支撑件，该绝缘支撑件包含三个相互垂直的、分别沿三轴坐标系的x轴、y轴和z轴方向延伸的放置台；在执行步骤S1～S4以测量待测位置处的x轴方向场强大小时，半导体器件放置在x轴方向的放置台上；在执行步骤S1～S4以测量待测位置处的y轴方向场强大小时，半导体器件放置在y轴方向的放置台上；在执行步骤S1～S4以测量待测位置处的z轴方向场强大小时，半导体器件放置在z轴方向的放置台上。6.如权利要求1所述的基于半导体器件的电场强度测量方法，其特征在于，步骤S1具体包括：从已测得击穿场强的半导体器件中，选择一半导体器件S0来开始进行是否能被待测位置处场强...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹芳辉，王黎明，刘子琛，杨代铭，梅红伟，曹彬，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：