Понимание проблем электрометрии

Наткнулся сегодня на коте на пост Михаила:

Из этой темы.

Которым был несколько разочарован…

Поясню почему:

Делать электрометрическую приставку есть смысл только тогда, когда нечем закрыть измерения малых токов. Назначение такой приставки может быть только одно: измерять малые токи.

Теперь попробуем раскрыть то что под этим подразумевается, а подразумевается то, что стабильность измерителя обязана быть выше стабильности DUT, иначе мы начинаем измерять уже не DUT а сам измеритель. Значит ТК(температурный коэффициент) TIA должен быть куда лучше чем типовой DUT который планируется обмерять. Ну или покрайней мере он должен быть сопоставим с ним. В противном случае все измерение в большом количестве случаев превратится в пшик.

Когда может быть полезен малый ТК:

  • Измерение и сравнение резисторов.
  • Длительные измерения долго устанавливающихся малых токов.
  • Определение шумовой полки источников малых токов.

Электрометрия сама по себе предполагает длительные обмеры DUT при их исследовании. Ну конечно если не стоит задачи сравнения нескольких DUT +-дофига, на подобии отбора лучших по утечке транзисторов из большой кучки.

По этому, мнение о том что на электрометрии можно сэкономить по части стабильности – я в принципе считаю ошибочным.

Да, те Ohmite RX-1M которые я в последнее время очень полюбил ставить в электрометры не дешевы, но затратится на один-два резистора для одного прибора я считаю абсолютно нормальным, дабы намного меньше думать о том что дрейфует, DUT или сам измеритель. Это довольно удобно в конце концов. Да, ширпотребные резисторы за указанные 100-200 рублей дешевы, но зачастую имеют дрейф в ~тысячи ppm/C = ~0.1%/гр.C. Это весьма ощутимый показатель, поскольку часто дрейф температуры в помещении контролировать сложно, особенно при длительных итерациях измерения.

Михаил в своем сообщении ссылается на табличку:

Если не брать в расчет то, что большая толика из этих резисторов дикий унобтаний, то стоит взять в расчет то что табличка не верна! К примеру резисторы RX-1M на сопротивления 10 и 100 ГОм в табличке указаны с ТКС 100-250 ppm/C. А я их заказывал с гарантированными 50 ppm/C и они полностью уложились в заявленные 50 ppm/C, причем на сегодня это типовой для них допуск.

Ну ладно, черт с ними с резисторами, это не суперважно.

Очень улыбнул абзац:

температурная погрешность – это самое последнее, на что приходится обращать внимание, т.к. эта составляющая погрешности просто тонет на фоне других источников. На фемтоамперном уровне вообще, можно сказать, начинаются чудеса. Я не без удивления наблюдал вчера, как приставка уверенно фиксировала ток перезарядки в несколько фА при изменении потенциала проводочка, находившегося в измерительной камере примерно в 10 сантиметрах от свободного входа приставки – штырька 1,5 мм диаметром, заподлицо с изолятором.

Проблема инжекции шума, проблема инжекции заряда внутрь защитного электрометрического бокса и в том числе внутрь самого электрометрического модуля – относится к одной из наиболее просто решаемых и известных. По этому, я всегда стараюсь все вводы в боксы и измерительные модули или закорачивать на землю, или держать под строго фиксированным потенциалом с минимальным коэффициентом шума.

Никакие чудеса на фемтоамперном диапазоне точно не начинаются, и как показывает практика, и даже на атто-амперном диапазоне эффекты почти всегда предсказуемы и точно такие-же как и на прочих других диапазонах, просто их влияние более ярко прослеживается.

Ну и на последок: гнаться за удешевлением это хороший импульс, но может не стоит плодить сущности в виде 12 коробок, а просто один раз сделать нормальный усилитель/прибор?

Фото Михаила
Резюме:

Коллеги, я понимаю – первый опыт в электрометрии может шокировать набором нюансов, это действительно так, я и сам это проходил в свое время. Но их не стоит пугаться и списывать на нет все остальное. На самом деле – электрометрия это не такая уж и сложная дисциплина, и очень предсказуемые измерения. Просто надо немного более длительно иметь с ней дело, чтобы делать какие-то заявления. Иначе получается как у Keithley, когда создаются проблемы там где их нет, и цель сего действа показать что все сложно, чтобы продажи росли. Хотя может смысл в этом, и 12 сущностей делались не себе а на продажу… тогда это дело меняет!!! Пожалуй только в этом случае стоит делать усилитель из максимально дешевых деталей.

ТКС резисторов TIA не супер важен, но и говорить что он важен всего в 10% случаев, это очень притянуто за уши.

Понимание проблем электрометрии: 1 комментарий

Добавить комментарий