BAV99 измерение утечки

По предыдущим разработкам я хорошо знаком с диодной сборкой Nexperia BAV99, она показывает суперские скоростные характеристики и имеет малую паразитную емкость. По опыту разработки Ультра-Микрона 4, она отлично справлялась даже с выпрямлением сверх-коротких индуктивных выбросов низко индуктивного высоковольтного Flyback преобразователя. Да есть сборки и получше, но с ней есть отличный очень позитивный опыт применения, по этому я решил применить ее как простую защиту выходного каскада.

Но остался открытым вопрос по утечке этой сборки. К сожалению даташит не открывает секрета о ее параметрах на интересующем меня диапазоне -0.2В…0В…+0.2В.

Эти данные Nexperia аккуратно оставила за скобками. А от этой утечки зависит ошибка обратной связи Sense. Если рассмотреть эквивалентную схему зашиты выходного каскада, то схемка прошлого материала, легким движением руки превращается в схему где диодная сборка заменена на эквивалентное сопротивление:

Как видно, если эквивалентное сопротивление диодной сборки Rleak_BAV99 мало, то у нас возникает существенная ошибка обратной связи V(out)-V(in)=17.8мВ, которая рождает ошибку тока и вместо расчётного V(in)/R_ext_reference=1мА, мы получаем реальный ток 0.9982мА. Другими словами 0.2% ошибки.

Значение 10кОм я взял буквально с потолка, так как оно неизвестно. Но это-же неверный подход. rtfm

Значит надо выяснить, какое эквивалентное сопротивление диода! Для этого расчихляем SMU Keithley 2450 и ПО Keithley KickStart 2. Запихиваем диодик в термокамеру, прогреваем его до расчётной температуры эксплуатации 33°C, эмитируя рабочие условия внутри нового ГЛИНа, подключаем к заднице SMU-шки православными триаксиалами, для минимизации утечки кабелей на малых измеряемых токах. Да-да, без триаксов с активными гард-драйверами такие измерения производить строго запрещено, так как потенциал выхода SMU серьезно отличается от потенциала земли и любая утечка на землю добавит ошибку измерения.

И-так! сварив турку кофе, весело строим мозго-выносящий график тока утечки обоих диодов включенных параллельно, при испытательном напряжении от -0.5В до +0.5В, с расчётом эквивалентного сопротивления.

После того, как шок от увиденного эквивалента теста Роршаха, проходит и график становится чуть яснее, мы видим, что на разнице 0.2В эквивалентное сопротивление диодной сборки составляет около 460кОм. Эти 0.2В разницы  на диодной сборке, я заранее вычислил для предельного расчетного тока нагрузки всего ГЛИНа.

Так! данные получены, теперь повторим симуляцию с внешней мерой 10кОм, выходным напряжением 10В  и реальным сопротивлением сборки 460кОм.

Видно, что в реальности, ошибка тока 1мА составит около (1мА – 0.99995мА)=0.005% Так как ошибка обратной связи составляет V(out)-V(in)=434мкВ.Что конечно не идеально, но допустимо! А при контроле напряжения внешним мультиметром ее легко учесть. 

Если-же взять выходной ток меньше, к примеру с мерой 1ГОм, то разница на диодной сборке уже будет менее 2мкВ, и при этих условиях ее эквивалентное сопротивление явно превышает 2.5МОм по измерениям. Тогда симуляция приобретает вид:

Видно, что ошибка уже пренебрежимо мала(10нА-9.99999(9)нА)=0.

Другим вариантом этого-же метода является представление диодной сборки как источика тока. Он чуть менее интуитивен для понимания, но выполняет ровно ту-же задачу.

И соответственно расчет для внешней меры 100кОм:

Для внешней меры 10кОм:

Мы просто не считаем эквивалентное сопротивление вообще и все выражаем через ток.

Резюме: Измерение утечки порой жизненно-необходимо. В данном кейсе, скорее важно знать, что такой источник ошибки как утечка диодной сборки есть. Фактическое ее измерение и применение этих данных в симуляциях, позволяет заранее понять величину ошибки, и если она не допустима скорректировать схемотехнику уже на этапе проектирования.

Вопреки активно распространяемому мнению, для этих целей вовсе не нужен электрометр! Часто достаточно SMU входы которого имеют активную гард-защиту. Кейтлик 2450 при расчете эквивалентных сопротивлений при очень малых токах и напряжениях смещения выдал прикольную загогулину(в самом центре графика), это обясняется тем, что когда начинаешь делить микровольты на пикоамперы, результат часто уходит в бесконечность в виду не идеальности реального мира и слегка уехавшей калибровки нуля SMU-шки…. laugh Но это не страшно, для весьма точной оценки и симуляции полученных данных вполне достаточно.

Добавить комментарий