第四章 有機材料電氣特性萃取實驗
4.3 有機材料電氣特性萃取
4.3.1 萃取技術
相位延遲推導
ε r
與功率損耗推導tan δ
的理論部分，詳細介紹如第二章 2.3 節與 2.4 節所討論，在此僅作簡略性說明，說明如下：1.相位延遲推導
ε r
：訊號在微帶線上傳遞時，會造成相位延遲的現象，以圖 4.10 作說明，訊號 由
L 處輸入時，其輸入端的 phase 初始值為 0 度，當訊號經由 1 L 處輸出時，在 2
輸出端所量測到的相位為θ
度，這表示訊號在傳遞過程中造成一個相位延遲的現 象，即相位延遲了θ − = 0 θ
度，又因為輸入端的 phase 初始值為 0 度，所以L 處 2
的θ
即可代表整段線長的相位延遲。微 帶 線 輸出
L 2
phase=θ
°
L 1
圖 4.10 微帶線相位延遲示意圖 輸入
phase=0
°
由圖 4.11 的雙埠網路訊號示意圖來看，在所量測的微帶線之 S 參數資料 上，嵌入損耗
S (Insertion Loss， 21 S )的相位定義為： 21
2
21 2 0
1
(phase) b (phase) 0 a
a
(phase) c
= 360
2.功率損耗推導
tan δ
：獲得等效介電係數
ε eff
與介電係數ε r
之後，接著藉由 2.4 節「功率損耗的觀 念」，將微帶線量測資料中的S 與 11 S 代入，便可獲得衰減常數 21 α
，如 式(2.55)~式(2.59)所推導。最後由 式(2.22)~ 式(2.24)與 式(2.60)~ 式(2.63)公式可以 推導出損耗正切tan
δ
的值，簡單列出公式如下：到目前為止，我們已經完成「由量測結果，代入理論公式推導，萃取出材
料特性參數」之流程，因此我們只需要將「微帶線量測資料」，代入上述的一系
列數學推導流程，便可以獲得「預期」隨頻率變化的材料參數。本實驗所能萃取 得到的參數包含：相位常數
β
，衰減常數α
，導體衰減常數α c
、介電衰減常數α d
、 表面電阻R (Surface Resistance) 、導體集膚深度 s δ c
(Skin Depth) 、有效介電常數ε ，介電常數
eff
ε 與損耗正切r tan δ
，相關公式請參考第二章。以下實驗，利用四條同寬度不同長度的微帶線，經過T 矩陣(或稱 ABCD 矩陣)的應用與轉換，將微帶線作「切割」，以創造出「新的微帶線」資料，再將
「新的微帶線」資料代回萃取流程，即可獲得萃取參數。所謂「切割」，簡單說
明如下，已知長度為 15 與長度為 20 的微帶線量測資料，將兩線段進行「切割」
後，可以獲得長度為 5 的新微帶線資料。
以下我們分成三種「微帶線資料」討論，「第一種微帶線資料」為四條微帶 線的原始量測資料，再將之代入萃取流程，即可獲得萃取參數，謂之方法一。「第 二種微帶線資料」是將四條原始微帶線進行線段長度相減切割，經由 T 矩陣的應 用、轉換與推導，可獲得新的線段微帶線線資料，將新的四條微帶線資料代入萃
取流程，即可獲得萃取參數，謂之方法二。「第三種微帶線資料」則是由四條原
始微帶線的量測資料經由微帶線「去基座效應（De-Embedded 技術）」，與 T 矩陣 的應用、轉換，獲得新的微帶線資料，將之代入萃取流程，即可獲得萃取參數，
謂之方法三。
這三種「微帶線資料」的差異性在於，考慮是否有無 pad 效應。若考慮 pad 效應，第二種方法可以將忽略一邊的 pad 效應消除，第三種方法應該可以將兩邊 的 pad 效應消除。詳細說明如 4.3.2 節討論。