Despre diode picoampermetrice

[VAX]

Cand construiti amplificatoare electrometrice cu tranzistoare MOSFET neprotejate, este bine sa le protejati cu diode LED puse in loc de dioda picoamperica. LED-urile sunt facute din compusi (GaAsP) cu largimea benzii interzisa mai mare decat la siliciu si in consecinta au curentul de saturatie mai mic (cu cel putin doua ordine de marime) decat la diodele picoamperice din Si. Trebuie sa le masurati curentul invers, bucata cu bucata (pe un picoampermetru sau cu ceva mai sensibil). Cele mai potrivite sunt LED-urile verzi. In timpul testarii si in utilizare se tin la intuneric total (bagate in cutie netransparenta, ca sa nu apara fotocurenti).

Editat Decembrie 24, 2016 de VAX

[almarghi]

tare! e de incercat

multumesc!

La multi ani!

[dan cod]

Titlul mesajului nu mi se pare ok. Va trebui corectat plus ca subiectul nu e de sectiunea AMC.

[VAX]

De ce nu este la AMC, pentru ca amplificatoarele electrometrice se folosesc la constructia instrumentelor cu care se masoara curenti foarte mici (pana la 10 la puterea -15 A - fA) sau rezistente foarte mari (10 la puterea 17 ohmi) ? Nu sunt in practica curenta, ci se utilizeaza mult in cercetare.

http://122.physics.ucdavis.edu/course/cosmology/sites/default/files/files/Ferro%20Electricity/Keithley610manual.pdf

http://www.radiomuseum.org/r/keithley_multi_range_electrometer_610b.html

Cu din asta lucram eu la serviciu.

Modelele mai vechi nu erau cu etaj de intrare pe MOSFET, ci cu tuburi electrometrice miniatura (se alimentau la filament de la baterii cu mercur, care in prezent se gasesc greu). Electrometrele cu tuburi nu sunt sensibile la sarcini electrostatice, dar cele pe MOSFET au obligatoriu protectie cu diode.

Se folosesc la pH-metre, la masurarea nivelului de radiatii cu camere de ionizare, etc.

 

Va rog sa puneti dumneavoastra un titlu care credeti ca ar fi potrivit. Eu l-am zis cam la misto, este adevarat. Dar informatia este utila, pentru ca diodele picoamperice se gasesc mai greu si au curentul de saturatie mai mare ca LED-urile.

Editat Decembrie 24, 2016 de VAX

[doru3160]

Merge schimbat titlul in "Despre diode picoamperice''pt ca daca pe viitor cineva o sa caute subiectul in mod sigur nu-l va cauta la capitolul ''fente'''si mai ales cei care se vor incumeta sa lucreze cu astfel de marimi in regim de amator...E utila informatia,merita retinuta,recunosc ca nu stiam,insa nici n-am avut nevoie pana acum,chiar daca am lucrat cu electrometre,nu am avut nevoie sa le ridic capota (poate doar de curiozitate).

[VAX]

Schimbati dumneavoastra titlul, ca eu nu stiu cum sa fac. Si sa stergeti si discutia asta. Altadata am sa fiu mai atent la acest aspect, mai ales ca pe forumuri citesc si strainii (cu Translate Google).

[dan cod]

Am schimbat titlul.Se poate continua in subiect dar la modul serios.

[gsabac]

Dioda de protecție de picoamperi, este FSA1480(Tektronix, Fairchild) și poate fi aproximată, ca parametri, cu 2 diode BAV45(Philips) conectate în serie. Am descoperit asta, datorită unui site care vinde componente Tektronix, după codul intern și le spune și numele adevărat și firma producătoare.

Aceste diode sunt cu capsula metalica si sticla neagra pentru a micsora radiatiile care ar putea patrunde la jonctiuni. La circuitele de pA sunt obligatorii

circuitele de gardare, curatenia absoluta a circuitului si acoperirea cu lacuri protectoare.

 

@gsabac

[VAX]

Diode picoamperice se fabricau si in Romania la IPRS.

DP450 si DP451:

 

Vr = 20 V, Ifmax = 50 mA, Vf/If = 1V/10mA , Irmax = 5 pA la Vr = 5V, Ctot = 1,5 pF

Datele sunt luate din catalogul cu productia din anii 1995-1996.

Au o singura jonctiune si probabil sunt cu jonctiunea ingropata (buried jonction), ca la diodele Zener de precizie, sa nu aiba curenti de suprafata.

Spre deosebire de diodele picoamperice, LED-urile au capacitatea de bariera mai mare (cam de 5 pF - difera in functie de fabricant).

Editat Decembrie 26, 2016 de VAX

[gsabac]

Am demontat si eu vreo 6 diode DP... din osciloscoapele românesti fabricate de IEMI si inca le mai am. Sunt din sticla neagra si erau folosite pentru

protectia la intrarea osciloscoapelor, unde curenti de ordinul unui uA determina deplasari mari ale spotului pe verticala.

Diodele LED au caracteristici directe si inverse, foarte variate in functie de tip si firma producatoare. Curentul invers din catalog pentru diode 1N4148

este de 2,5*10^-9 iar pentru diodele LED am gasit o dispersie de la 10^-10 la 10^-20 si o valoare tipica din cataloage este de 10^-14.

Rezulta ca pentru protectia tranzistorilor MOS trebuie ales tipul de dioda LED care are curentii inversi cit mai mici

si montajul sa fie la o temperatura cit mai joasa.

Curentul prin diode in 4 cadrane, este dat de relatia de mai jos, unde n poate lua valori de la 1 la 2 pentru diodele LED.

Cind eram in liceu am vazut la Muzeul Tehnic Leonida un voltmetru electrostatic cu foita metalica elastica.

Sunt si voltmetre electronice care au la baza cimpul electric, dar nu am vazut pina acum nici o schema de amator completa.

 

@gsabac

Editat Decembrie 26, 2016 de gsabac

[VAX]

Am sa scanez cataloagele mai noi (1992 si 1996) de la IPRS si am sa le pun undeva, de unde sa le descarce toata lumea. Cred ca am sa-l rog pe domnul Soldan Constantin sa le puna dumnealui pe net (stie unde si cum). Problema este ca vor iesi fisiere mari (sute de Mb in format djvu).

In acele cataloage sunt dati parametrii de la componentele fabricate (ultimele asimilari). Nu stiu daca IPRS a editat si cataloage mai noi.

Detin si doua cataloage de la ICCE care ar merita sa fie scanate. Am deja scanat un catalog de la Fabrica de Ferite, tot in djvu si tot de dimensiune mare.

 

Problema cu voltmetrele cu rezistenta foarte mare la intrare (de tip electrometru) este ca nu se gasesc rezistoare de valori extrem de mari (giga sau teraohm).

 

Amplificatorul cu MOSFET-uri se poate construi usor, dar fara rezistente aditionale (de fapt atenuator) nu merge.

Am in dotare un picoampermetru MV40, cu mosfeturi in regim de chopper, insa este prajit de cel care mi l-a vandut. Banuiesc ca defectul este la intrare.

http://elektrotanya.com/praecitronic_mv40_dc_mv_picomaper_meter_sm.pdf/download.html

In curand il bag la reparatie, peste rand, inaintea altor scule defecte care asteapta cuminti de cativa ani.

Mai detin si un voltmetru electrostatic de nivel didactic (ca un electroscop), care teoretic masoara pana la 1 kv. Il incarc prin conectare la o sursa de tensiune mare si ramane asa timp de peste o ora, daca ii spal bine izolatorul, sa nu aiba curenti de pierderi.

Editat Decembrie 26, 2016 de VAX

[puriu]

LED-urile au dispersie mare si trebuie selectionate. Unele au un puternic efect varicap (dintre cele albastre). La electrometre se cere uneori la intrare tensiune mai mare si capacitate mai mica. Eu am folosit intotdeauna, pentru protectie, tuburi cu neon incapsulate in parafina.

[VAX]

LED-urile albastre nu par sa fie bune pentru circuite de protectie, desi sunt construite pe baza de semiconductori cu largimea benzii interzise mai mare ca la cele verzi sau rosii si ar trebui sa aiba curentul de saturatie mai mic. Strapung usor, la tensiune de cativa volti. Cele verzi (galbene, portocalii) si chiar rosii se comporta bine, au tensiune de strapungere mare (zeci de volti, uneori peste 100V). Unele merg si ca diode Zener, au strapungere abrupta (la zeci de uA) si in curent limitat nu se distrug (suporta peste 10 mA in regim de avalansa). In schimb LED-urile albe si cele albastre se degradeaza in regim de strapungere.

Faptul ca trebuie sa le sortezi dupa Is (obligatoriu la intuneric total) nu este o mare problema, pentru ca oricum amplificatoarele electrometrice sunt scule nestandard, cam de cercetare.

Eu le masuram capacitatea de bariera cu ajutorul unui oscilator proiectat special pentru ca amplitudinea oscilatiilor sa nu sara de 100 mV.

LED-ul era legat in paralel cu circuitul LC (evident ca prin condensator de separare in cc si cu circuit de polarizare inversa cu rezistor > 1 Mohm). Capacitatea se determina pe baza variatiei frecventei de oscilatie.

Intr-o revista Electronic Engineering din anii '70 am vazut o schema de circuit cu amplificator operational, cu care se putea masura capacitatea de bariera a unei jonctiuni p-n. Dioda era pusa pe bucla de reactie negativa a unui AO (intre iesire si intrarea inversoare - AO in montaj de amplificator inversor), La intrare se aplica semnal dreptunghiular (frecventa de khz) printr-un condensator variabil. Se forma un divizor compensat in frecventa, care pastra la iesire forma dreptunghiulara a semnalului. Schema pot sa v-o dau daca gasesc hartia pe care am copiat-o in urma cu peste 20 de ani - o am pusa undeva. As putea sa o refac din memorie (principul) dar este mai bine sa o caut si sa v-o prezint asa cu era in revista.

 

Protectia cu becuri cu Ne se poate folosi numai la MOSFET-urile care supota tensiune mare (peste 70V) intre poarta si substrat. Majoritatea tranzistoarelor MOSFET neprotejate sunt garantate la numai 40V, de asta se impune protectia lor cu diode.

Editat Decembrie 30, 2016 de VAX

[gsabac]

Diodele clasice de pA utilizate si la protectia circuitelor cu tranzistoare FET sau MOS sunt BAV45(Philips) sau FSA1480(Fairchild).

Este putin probabil sa se mai gaseasca in comert asemenea diode, dar se mai gasesc pe la pasionatii de electronica.

O varianta moderna a diodelor clasice de picoamperi, o reprezinta diodele in capsula SMD-SOT323, BAV199W fabricata de Philips

si BAV99 Siemens in capsula SMD-SOT23. Acestea sunt diode duble si pot proteja circuitele pentru ambele alternante.

La circuitele de pA sunt obligatorii circuitele de gardare, curatenia absoluta a circuitului si acoperirea cu lacuri protectoare. O atentie deosebita

trebuie acordata temperaturii si modului de lipire (max 235 ⁰C) si curatarii circuitului de flux, pasta de lipit sau saciz, chiar de sub dioda,

deoarece influenteaza dramatic curentul invers sau curentii paraziti. Un exemplu il dau in legatura cu un test cu diodele 1N4148 noi,

care la o lipitura de 2-3 secunde, la 10mm de corpul diodei, la 250 de grade, isi cresc curentul invers cu un ordin de marime

si nu isi mai revin niciodata.

Studiati si modul de lipire in regim de homemade al componentelor SMD.

Am atasat datele tehnice pentru diodele BAV199 Philips si Siemens si acestea se gasesc de vinzare la pretul de 0,15lei la TME.

 

Nu am vazut niciodata scheme de protectie, prin dispozitive cu descarcari in gaze rarefiate cu prepolarizare asa cum se face la

protectia cu diode semiconductoare. S-ar putea micsora tensiunea de intrare in actiune a protectiei de la 80V la 30V, de exemplu.

 

@gsabac

 

 

 

BAV199E6327 Siemens.pdf

BAV199W Philips dioda dubla de pA.pdf

[puriu]

Suprafata sticlei este un izolator slab. Trecerile prin sticla trebuie curatate bine si acoperite cu parafina. Este adevarat ca temperatura la care se fac lipiturile deranjeaza mult. Eu folosesc un aliaj Sn-Pb-Cd (home made) cu punctul de topire 145^o. In tehnica dentara se folosesc si aliaje cu punct de topire sub 100^o, dar nu am incredere ca sunt bune pentru lipituri. Exista tuburi de protectie cu gaz, ca niste diode 1N4148, cu capacitate si tensiune de aprindere foarte mici. Li se spune eclatoare. Exista si tranzistoare MOS cu tensiune de poarta mare. Prin '72 mi-am luat o cutie intreaga de KF520 (mai am si acum cateva). Dupa catalog, tin pe poarta 70 V, dar au oxidul gros si nu se supara nici la 100 V. Si la ele, trecerile prin sticla trebuie parafinate.