SMU Keithley 2461

Na szczególne podkreślenie zasługuje bardzo wysoka dokładność oraz rozdzielczość pomiarów. Ten ostatni parametr jest regulowany przez użytkownika. Zmieniając go użytkownik może wpływać na szybkość wykonywania pomiarów.

Wizualizacja wyników

W trakcie pracy SMU przetwarza mierzone wielkości – prąd, napięcie, rezystancję, moc – i wyświetla je w jednej z kilku oferowanych użytkownikowi do wyboru postaci. W trakcie konfigurowania SMU przed pomiarem określane są dwa parametry: typ wyjścia i wielkość mierzona. Domyślną formą prezentacji wyników będzie więc wyświetlanie obu tych parametrów w jednym oknie. Przykładowo, jeśli wybrano wyjście napięciowe z pomiarem prądu, tak jak to pokazano na rys. 5, podstawowy wygląd ekranu pokazano na rys. 6a. Możliwości jest jednak znacznie więcej, włącznie z wykreślaniem trendów zmian wielkości mierzonych oraz histogramów (rys 6b…e). Możliwe jest także łączenie wykresów z wynikami liczbowymi. Dane stanowiące podstawę do uzyskania wykresów na wyświetlaczu mogą być odpowiednio kompresowane, tak aby na ekranie o określonej rozdzielczości zmieścić wybrany zakres pomiarowy. Użytkownik ma jednak dostęp do naturalnego formatu Raw Data, który w postaci tabelarycznej jest również wyświetlany na ekranie SMU. Po eksporcie do komputera dane te mogą być obrabiane przez oprogramowanie zewnętrzne, np. KickStart – program dedykowany dla SMU.

Rys. 6. Różne formy wizualizacji wyników pomiarowych
Rys. 6. Różne formy wizualizacji wyników pomiarowych

Przykładowe pomiary

Badanie niektórych urządzeń elektronicznych lub elementów półprzewodnikowych wymaga stosowania określonych, często dość restrykcyjnych algorytmów pomiarowych. Dobrym przykładem są diody LED dużej mocy. W warunkach nominalnego wysterowania tych elementów temperatura struktury znacząco wzrasta, co powoduje zmniejszanie się napięcia przewodzenia. W celu zminimalizowania tego efektu, pomiar musi trwać dostatecznie krótko, aby można było przyjąć stałość temperatury. W tym miejscu uwidaczniają się zalety SMU Keithley 2461. Przyrząd ten może generować bardzo krótkie impulsy wyjściowe tak napięciowe, jak i prądowe, i równie szybko je mierzyć. Minimalny czas trwania 10-amperowego i 100-woltowego impulsu jest równy 150 ms. Warto zwrócić uwagę na bardzo dużą moc takiego impulsu, dochodzącą do 1 kW.

Rys. 7. Stałoprądowy i impulsowy pomiar charakterystyki diody HBLED
Rys. 7. Stałoprądowy i impulsowy pomiar charakterystyki diody HBLED

Na rys. 7 przedstawiono wyniki pomiarów diody LED dużej mocy przy zasilaniu struktury stałoprądowo i impulsowo. Widoczne jest znaczne przesunięcie napięcia przewodzenia wynikające z podgrzania struktury przy zasilaniu stałoprądowym.

Rys. 8. Formularz definiowania parametrów impulsów wyjściowych
Rys. 8. Formularz definiowania parametrów impulsów wyjściowych

Oprogramowanie firmowe SMU zawiera procedurę definiowania impulsów wyjściowych (rys. 8). Określa się w niej m.in. takie parametry jak rodzaj impulsu, czas włączenia, czas wyłączenia, poziomy napięć/prądów, czas powtarzania, czas opóźnienia, liczba generowanych impulsów. Parametry te są wprowadzane w odpowiednim formularzu wyświetlanym na ekranie, mogą być też pobierane ze skryptów. Podwójny digitizer SMU umożliwia zaciskowy (rzeczywisty) pomiar bardzo krótkich impulsów prądowych lub napięciowych. Cecha ta decyduje o możliwości wykorzystywania SMU Keithley 2461 w zastosowaniach, których realizacja nie byłaby możliwa bez urządzenia tego typu. W przypadkach wymagających specyficznej analizy off-line, w której powinny być stosowane algorytmy nie uwzględnione w oprogramowaniu firmowym, można korzystać z możliwości zapisywania danych w pamięci masowej Flash lub transmitowania ich bezpośrednio do komputera jednym z kilku interfejsów komunikacyjnych. Analogicznie, możliwość zapisania nastaw przyrządu w pamięci skraca czas konfigurowania SMU przed pomiarem. Można też przyjąć, że SMU Keithley 2461 zastępuje cztery przyrządy laboratoryjne, którymi musiałby posłużyć się użytkownik dysponujący staroświeckim już, jak na dzisiejsze wymagania, laboratorium pomiarowym.

O autorze

Jarosław Doliński
Jarosław Doliński jest absolwentem Wydziału Elektroniki na Politechnice Warszawskiej. Pracował w Przemysłowymi Instytucie Telekomunikacji oraz Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, gdzie zajmował się konstruowaniem urządzeń transmisji danych. Współpracował z Zakładem Urządzeń Teatralnych m.in. w zakresie konstrukcji interkomów teatralnych i urządzeń dla inspicjentów. Brał także udział w pracach projektowych rejestratorów urządzeń wiertniczych i elektroniki montowanej na żurawiach mobilnych. Obecnie prowadzi firmę zajmująca się konstruowaniem i produkcją urządzeń elektronicznych dla rehabilitacji i wspomagania treningu sportowego. Jest autorem czterech książek poświęconych elektronice i mikrokontrolerom, współpracuje ponadto z miesięcznikami „Elektronika Praktyczna”, „Elektronik” oraz „Świat Radio”.