편광 측정의 기초

편광의 양은 직접 측정할 수 없습니다. 따라서 시료에 삼각파 전압 V를 가하고 그 결과 편광으로 인해 표면 전하가 더 발생하게 됩니다.
히스테리시스 측정은 이 표면 전하를 측정합니다. 가로축은 인가 전압 V, 세로축은 표면 전하 Q로 그래프(QV 곡선)가 그려집니다. 또한 가로축의 전압 V를 시료의 두께 d로 나누어 전기장 E로 변환하고 세로축의 표면 전하 Q를 전극의 면적 S로 나누어 분극 P로 변환합니다. (PE 곡선) 전하 Q를 측정하는 방법에는 종게타바 방법과 가상 접지 방법 두 가지가 있지만 나중에 설명하는 이유 때문에 소량 및 고해상도 측정에는 가상 접지 방법이 더 적합합니다.

소야 타와 법칙

측정할 커패시터(샘플)의 2차측(접지측)에 기준 커패시터 Cr을 놓습니다.

샘플에서 생성된 편광 전하 Q의 측정값은 레퍼런스 커패시터에서 생성된 전하 Q' 와 일치합니다.

Q'는 커패시터의 1차 전압 Vr을 측정하고 커패시터의 커패시턴스 Cr을 곱하여 계산할 수 있습니다. Q = Q' = CrVr에서 샘플에서 생성된 분극 전하를 계산할 수 있습니다.

이 방법은 설정이 쉽고 오랫동안 사용되어 왔지만 레퍼런스 커패시터에서 발생하는 전압 강하로 인해 인가 전압 오류가 발생할 수 있다는 단점이 있습니다.
예를 들어 인가 전압이 매우 작은 경우(10V 등) 레퍼런스 커패시터의 1차 전압 Vr이 작아져 측정이 어려워집니다.

가상 접지 방법

이렇게 하면 다음과 같은 개선 사항이 제공됩니다:

• 인가 전압 오류를 제거합니다. 시료의 2차측이 접지되어 있습니다. 따라서 샘플에 가해지는 모든 전압이 샘플에 적용됩니다.
• 레퍼런스 커패시터에 나타나는 전압이 증가하면 전압 측정이 더 쉬워집니다. (레퍼런스 커패시터의 전압 강하가 인가 전압 오차가 되지 않으므로 소용량 커패시터를 레퍼런스 커패시터로 사용할 수 있습니다.)

위에서 볼 수 있듯이 대용량뿐만 아니라 필름/후막 시료 및 소용량 커패시터도 사용할 수 있으며 정확한 측정이 가능합니다.