Họ SMU B2900C của Keysight có bốn model, và chúng dễ gây nhầm lẫn vì bảng thông số phần nguồn của cả bốn là như nhau: đều tới 210 V, đều 3 A một chiều và 10,5 A xung, đều làm việc ở bốn góc phần tư. Chọn model vì thế không phải là chọn máy mạnh hơn, mà là trả lời hai câu hỏi rất cụ thể.
Bài này so sánh Keysight B2901C với ba model còn lại theo đúng hai trục đó, rồi chỉ ra những bài đo mà một kênh 100 fA là đủ — và những bài đo mà nó không đủ.
Hai trục chia họ B2900C
Trục thứ nhất là số kênh: một hay hai. Trục thứ hai là cấp máy, thể hiện qua độ phân giải dòng nhỏ nhất và độ phân giải nguồn. Trong họ nguồn đo SMU Keysight B2900C, B2901C và B2902C thuộc cấp Expert với 100 fA và nguồn 5½ chữ số; B2911C và B2912C thuộc cấp Pro với 10 fA và nguồn 6½ chữ số.
Còn một khác biệt nữa ít xuất hiện trên bảng so sánh nhưng quan trọng với đo quá độ: tốc độ lấy mẫu. B2901C lấy mẫu tới 50 kSa/s với bước nhỏ nhất 20 µs, trong khi bản Pro đạt 100 kSa/s ở bước 10 µs. Với linh kiện đóng cắt nhanh, đây có thể là yếu tố quyết định thay vì độ phân giải dòng.
Cấu hình đầy đủ và B2901C giá có trên trang nguồn đo SMU Keysight B2901C. Nếu bạn đang dùng thế hệ trước, bài so sánh B2901A với họ SMU B2900 đối chiếu đường nâng cấp.
Câu hỏi 1 — Một kênh hay hai kênh?
Đây là câu hỏi cần trả lời trước, vì nó không thể sửa bằng license sau này.
Một kênh là đủ khi bạn kích thích và đo trên cùng một cặp đầu nối: dựng đặc tuyến I-V của một điốt, đo điện trở tiếp xúc, đo dòng rò qua một lớp cách điện, kiểm tra linh kiện rời trên bàn.
Hai kênh là bắt buộc khi phép đo cần điều khiển hai điện cực độc lập cùng lúc. Ví dụ rõ nhất là đo transistor: bạn cần đặt một mức điện áp lên cực cổng rồi quét điện áp cực máng để dựng họ đường đặc tuyến. Với một kênh, bạn phải dùng thêm một nguồn ngoài cho cực cổng, và mất luôn khả năng đo chính xác dòng cổng — thường là đại lượng bạn quan tâm nhất.
Nguyên tắc thực hành: đếm số điện cực cần vừa cấp vừa đo trong cùng một phép thử. Bằng một thì chọn B2901C hoặc B2911C; bằng hai thì chọn B2902C hoặc B2912C.
Câu hỏi 2 — 100 fA có đủ không?
Khoảng cách giữa 100 fA và 10 fA chỉ là một bậc, nhưng nó tách hai nhóm bài đo khá rõ.
100 fA của B2901C là đủ cho phần lớn công việc đặc trưng của một SMU để bàn: dựng đặc tuyến I-V của điốt, transistor rời, LED và varistor; đo điện trở tiếp xúc và điện trở tấm; kiểm tra linh kiện đầu vào trong sản xuất; đo dòng tiêu thụ ở chế độ ngủ của vi điều khiển, vốn thường nằm ở mức nano-ampe tới micro-ampe. Ở những phép đo này, nguồn sai số chi phối là nhiễu môi trường và chất lượng cáp, không phải độ phân giải của máy.
10 fA của bản Pro là cần khi dòng cần đo tự nó nằm ở vùng vài chục femto-ampe: dòng rò cổng của MOSFET chất lượng cao, dòng tối của cảm biến quang, dòng rò qua điện môi trong nghiên cứu vật liệu. Ở vùng này, chọn máy phân giải thấp hơn nghĩa là bạn đang đo chính nền nhiễu của thiết bị.
Nếu bài toán của bạn thuần túy là đo điện trở rất cao và dòng femto-ampe mà không cần khả năng nguồn 210 V, một máy đo điện trở cao chuyên dụng có thể phù hợp hơn — xem bài ứng dụng đo dòng femtoampere với B2985C.
Điểm chung khiến cả họ đáng giá: bốn góc phần tư
Một chi tiết dễ bị bỏ qua khi so bảng: cả bốn model đều làm việc ở bốn góc phần tư, nghĩa là vừa cấp được dòng vừa hấp thụ được dòng ngược.
Điều này quan trọng với mọi linh kiện tự phát ra điện: pin, pin mặt trời, siêu tụ, hoặc đơn giản là một tụ đang xả. Khi đo một pin mặt trời, bạn cần quét điện áp trong khi dòng chạy ngược từ linh kiện vào máy — một nguồn thông thường sẽ không nhận được dòng đó. Với SMU bốn góc phần tư, phép đo là một lần quét duy nhất, không cần thêm tải điện tử rời.
Khả năng phát xung tới 10,5 A cũng đáng chú ý: nó cho phép thử linh kiện công suất ở mức dòng cao trong thời gian ngắn mà không cần một nguồn công suất lớn thường trực trên bàn.
Ba yếu tố ngoài bảng thông số quyết định kết quả đo
Khi đã xuống tới vùng pico-ampe và femto-ampe, chất lượng phép đo phụ thuộc vào bố trí thí nghiệm không kém gì vào B2901C thông số. Ba yếu tố sau thường gây sai lệch lớn hơn cả khoảng cách giữa 100 fA và 10 fA.
Cáp và đầu nối. Dòng rò trên bề mặt cáp bẩn hoặc đầu nối nhiễm ẩm dễ dàng vượt mức mà bạn định đo. Với dòng dưới nano-ampe, cần dùng cáp có lớp bảo vệ và giữ đầu nối sạch, khô.
Đường bảo vệ. Cọc bảo vệ trên mặt máy tồn tại để giữ lớp vỏ cáp ở cùng điện thế với lõi tín hiệu, nhờ đó triệt dòng rò qua lớp cách điện của chính cáp. Bỏ qua đường này là nguyên nhân phổ biến nhất khiến phép đo dòng nhỏ cho kết quả cao bất thường.
Thời gian ổn định. Ở dòng rất nhỏ, điện dung của mạch và của cáp cần thời gian nạp. Đặt thời gian trễ trước mỗi điểm đo quá ngắn sẽ ghi lại dòng nạp thay vì dòng rò thật của linh kiện.
Bảng chọn nhanh
| Bài đo | Số kênh cần | Phân giải cần | Model |
|---|---|---|---|
| Đặc tuyến I-V điốt, LED, varistor | 1 | 100 fA | B2901C |
| Đo điện trở tiếp xúc, điện trở tấm | 1 | 100 fA | B2901C |
| Đo dòng chế độ ngủ của vi điều khiển | 1 | 100 fA | B2901C |
| Đặc tuyến transistor, quét cổng và máng | 2 | 100 fA | B2902C |
| Dòng rò cổng, dòng tối cảm biến quang | 1 | 10 fA | B2911C |
| Nghiên cứu vật liệu, hai điện cực, dòng cực nhỏ | 2 | 10 fA | B2912C |
Kết luận
B2901C là điểm vào hợp lý của họ B2900C: giữ nguyên toàn bộ dải nguồn 210 V và 3 A một chiều, khả năng bốn góc phần tư và phát xung 10,5 A, chỉ đánh đổi ở số kênh và ở một bậc độ phân giải dòng. Với phần lớn phòng lab điện tử, phòng thử linh kiện và phòng đào tạo, đó là đánh đổi đúng.
Hãy chọn bản hai kênh nếu bạn thường xuyên đo linh kiện ba cực, và chọn bản Pro nếu dòng cần đo nằm dưới ngưỡng trăm femto-ampe hoặc nếu bạn cần bắt quá độ ở bước dưới 20 µs. Xem toàn bộ nhóm thiết bị đo và cung cấp tín hiệu SMU, hoặc liên hệ Techmaster Electronics — đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn đạt chuẩn ISO/IEC 17025.
