Chọn nguồn-đo SMU là một trong những quyết định dễ mua thừa nhất trong phòng thí nghiệm. Bảng thông số của cả họ trông gần giống nhau, giá thì chênh đáng kể, và phần lớn khác biệt lại nằm ở chỗ tờ catalog không nhấn mạnh. Bài này so sánh Keysight B2901A với các model cùng họ B2900 theo đúng những trục thực sự tạo ra khác biệt.
Trước hết: SMU khác nguồn DC ở chỗ nào?
Đây là câu hỏi nên trả lời trước khi so sánh model, vì nếu công việc không thực sự cần SMU thì mọi so sánh phía sau đều thừa.
Một bộ nguồn DC cấp điện áp và giữ nó ổn định. Một đồng hồ vạn năng đo giá trị tại một điểm. Ghép hai thiết bị đó lại, người đo phải tự đồng bộ: đặt điện áp, chờ ổn định, đọc dòng, ghi lại, tăng bước, lặp. Mỗi bước là một lần có thể sai lệch thời điểm.
SMU gộp cả hai vai trò vào một mạch: nó vừa cấp vừa đo tại cùng một điểm, trong cùng một chu kỳ. Khi cần dựng đặc tuyến I-V của diode, transistor hay cảm biến, đây là khác biệt về bản chất chứ không phải về tiện lợi. B2901A hoạt động ở 4 góc phần tư, nghĩa là nó vừa cấp được dòng vừa hấp thụ được dòng — điều kiện bắt buộc khi đo pin hoặc tế bào quang điện.
Thông số nền của B2901A
B2901A cấp tối đa 210 V, dòng 3 A DC và 10,5 A ở chế độ xung. Đây là cặp số nên đọc kỹ: 10,5 A chỉ tồn tại trong xung ngắn, không phải mức duy trì liên tục. Khi thiết kế phép đo cho LED công suất hay laser diode, phải kiểm tra độ rộng xung cho phép trước, nếu không sẽ chạm giới hạn bảo vệ giữa chừng.
Về độ phân giải, cần phân biệt hai con số mà bảng mô tả hay gộp làm một. Phân giải nguồn nhỏ nhất là 1 pA / 1 µV; phân giải đo nhỏ nhất là 100 fA / 100 nV. Nguồn và đo là hai đường khác nhau trong máy, và chính con số 100 fA mới là thứ quyết định máy có “nhìn thấy” được dòng rò của linh kiện hay không.
Máy lấy mẫu với khoảng thời gian 20 µs cho phát dạng sóng và số hoá, có màn hình màu 4,3 inch hiển thị cả dạng đồ thị lẫn dạng số, và giao tiếp qua USB, LAN theo chuẩn LXI cùng GPIB.
So sánh trong họ: khác biệt nằm ở số kênh
Điểm quan trọng nhất khi so sánh các model cùng họ B2900: dải nguồn và độ phân giải không thay đổi theo số kênh. B2902B là bản hai kênh, và nó vẫn giữ nguyên 210 V, 3 A DC, 10,5 A xung, phân giải nguồn 1 pA / 1 µV và phân giải đo 100 fA / 100 nV — hoàn toàn trùng với B2901A.
Nói cách khác, trả thêm tiền cho bản hai kênh không mua thêm độ chính xác hay dải nguồn. Nó mua khả năng tác động vào hai điểm cùng lúc.
Khi nào một kênh là đủ, khi nào phải hai kênh
Một kênh đủ dùng khi phép đo chỉ tác động vào một cực tại một thời điểm: đo đặc tuyến thuận của diode, đo dòng rò của tụ, đo điện trở tiếp xúc, quét đặc tuyến của một cảm biến.
Bắt buộc phải có hai kênh khi phép đo cần điều khiển đồng thời hai cực độc lập. Ví dụ điển hình nhất là đo họ đặc tuyến của transistor: một kênh giữ điện áp ở cực cổng, kênh còn lại quét điện áp ở cực máng và đọc dòng tương ứng. Làm việc này bằng hai máy một kênh rời là có thể, nhưng phải tự đồng bộ trigger giữa hai thiết bị và mọi lệch pha đều biến thành sai số.
Trường hợp thứ hai cần hai kênh là khi một kênh đóng vai nguồn còn kênh kia đóng vai tải trong cùng một phép đo — hay gặp ở nghiên cứu pin và tế bào quang điện.
Yếu tố thế hệ máy: A, B và C
Đây là điểm cần nói thẳng vì nó ảnh hưởng tới quyết định mua. B2901A đã ngừng sản xuất nhưng vẫn nằm trong diện được hỗ trợ, và model kế nhiệm trực tiếp là B2901B. Tương tự, bản hai kênh B2902B có kế nhiệm là B2902C.
Điều này không có nghĩa B2901A là lựa chọn sai. Với phòng thí nghiệm đang vận hành sẵn một hệ có B2901A, việc bổ sung thêm một máy cùng đời giúp giữ nguyên chương trình điều khiển SCPI và quy trình hiệu chuẩn đã thiết lập — giá trị này thường lớn hơn phần chênh về tính năng.
Ngược lại, với một hệ đo dựng mới hoàn toàn và dự kiến chạy nhiều năm, nên hỏi kỹ về thế hệ đang bán để vòng đời hỗ trợ kéo dài hơn. Kỹ sư Techmaster sẽ đối chiếu cấu hình cụ thể theo tình trạng hàng thực tế.
Khi nào nên bỏ qua SMU và chọn hướng khác
Có hai hướng rẽ đáng cân nhắc. Nếu dòng cần đo xuống dưới mức mà 100 fA còn phân giải được, hoặc bài toán là đo điện trở cách điện rất cao, thì thứ cần không phải SMU mà là điện kế — dòng B2985B và B2987B phục vụ đúng nhóm này.
Ở hướng ngược lại, nếu chỉ cần cấp nguồn ổn định rồi đo ở chỗ khác, một bộ nguồn DC như E36104B cộng một đồng hồ vạn năng để bàn sẽ rẻ hơn nhiều mà vẫn làm tròn việc. Đừng mua SMU cho công việc mà nguồn DC làm được.
Tóm tắt lựa chọn
Chọn B2901A một kênh khi phép đo tác động vào một cực tại một thời điểm và khi cần đồng bộ với hệ có sẵn cùng đời. Chọn bản hai kênh khi phải điều khiển hai cực độc lập trong cùng một lần chạy. Chọn điện kế khi dòng cần đo nhỏ hơn khả năng phân giải của SMU. Và chọn nguồn DC cộng DMM khi không cần cấp và đo tại cùng một điểm.
Có thể xem thêm toàn bộ danh mục thiết bị nguồn-đo SMU Keysight đang được phân phối chính hãng.
Techmaster Electronics là đại lý uỷ quyền của Keysight Technologies tại Việt Nam. Để đối chiếu cấu hình theo tình trạng hàng thực tế và nhận báo giá, vui lòng liên hệ hotline 0908 173 345. Thiết bị được bảo hành chính hãng kèm hỗ trợ hiệu chuẩn ISO/IEC 17025.
