Hi, Meine Frage ist zur Messung sehr kleinen Stroeme. Hintergrund ist eine Messung von Photokonduktivitaet, d.h. ich nehme zwei Goldelektroden mit sehr geringem Abstand (20-50 um) und packe Halbleitermaterial dazwischen. Wenn ich nun Licht draufscheine kann ein Strom fliessen, da Elektronen ins Leitungsband angeregt werden. So weit so gut. Allerdings sind die Stroeme im nano- oder sehr weit unterem uA Bereich, so dass ich mir nicht ganz sicher bin was die beste Loesung zur Messung ist. Die erhaltenen Werte muessen nicht absolut sein, relative Werte reichen hier vollkommen, da ich das "Device" dann sowieso kalibrieren muss. Welche Messmethode ist hier die Richtige? Meine erste Idee ist einen Shunt mit OPV zu nehmen und an den ADC zu haengen. Leider habe ich relativ wenig Vorwissen, was Messgenauigkeit von Analogschaltungen angeht. Falls sowas garnicht ohne weiteres machbar ist wuerde ich trotzdem ne Antwort haben wollen. Picoamperemeter sind ja nicht gerade billig, ich hoffe dennoch das machen zu koennen, da mir ja relative Werte vollkommen reichen. Mein Schwerpunkt liegt eher auf Reproduzierbarkeit als auf Aufloesung. Geeignete ICs waeren mir ehrlich gesagt am liebsten, aber bei Digikey konnte ich nichts brauchbares finden (auch weil ich nicht genau wusste wo ich da suche). Es gibt die CSLW Serie von Honeywell, allerdings ist die Empfindlichkeit beim kleinsten Sensor "nur" 25.5V/A. Vielen Dank fuer die Hilfe, Felix
Hallo Coors, dein Ansatz mit dem OPV ist schon richtig. Mit einem Shunt lassen sich da Ströme bis in den Nanoampere-Bereich messen. Allerdings sind die Anforderungen an den OPV schon recht hoch. Nimm einen Präzisions-OPV und benutze nur Metallschichtwiderstände und wenn die Anforderung an die Geschwindigkeit nicht sehr hoch sind, kannst du mit Kondensatoren alles ein bischen bedämpfen.
Hallo, sieh mal hier: http://www.national.com/an/AN/AN-242.pdf Ab Seite 6: Picoammeter. Ich würde einen LMC6062 dazu verwenden, da der sehr kleine Eingangs-Bias-Ströme hat und außerdem beschaffbar ist (z.B. Reichelt). Natürlich ist diese Wahl davon abhängig, welches Signalspektrum du erwartest.
Der Ansatz mit OPV ist OK. Als OP-Amp würde ich einen Chopper-Op-Amp verwenden. Damit hast Du schon mal die Drift (vom OPV) besetigt. Schau doch mal bei www.linear.com rein, die haben sehr gute geeignete OPV (Zero-Drift). Einfach als I/U-Wandler schalten. Schon Anfang der 80-er Jahre hatte ich damit (damals gab es nur einen Chopper-OPV von Intersil, 7650 hieß das Ding soweit ich mich erinnern kann) Ströme im pA-Bereich gemessen. Sollte also nicht so schwierig sein. Der Rückkoppel-Widerstand war allerdings im oberen Mega-Ohm-Bereich und teilweise größer..... Da hast Du dann ggf. Probleme mit den parasitären Widerständen auf der Platine. Teflon-Platinen helfen dann ganz gut weiter. Gruß Anton
Es empfiehlt sich die Messleitungen differentiell auszuführen (da du zwei Elektroden hast). Damit keinerlei Müll von Außen hineinkommt, nimm am Besten eine doppelt geschirmte Leitung. Den äußreren Schirm kannst Du auf Erde oder ein dir genehmes Bezugspotential legen, der inneren Schirm sollte möglichst auf halben Potenzial der beiden Leitungen liegen. Ohne Schirmung kommt unnötig Störungen hinein, mit nur einem Schirm auf Erde können Leckströme fließen und kapazitiv ebenfalls leitungsgebundene Störungen reinhauen.
>... Bezugspotential legen, der inneren Schirm sollte möglichst auf halben >Potenzial der beiden Leitungen liegen. Na klar. Nur dass bei einer Strommessung der Potenzialunterschied zwischen beiden Messleitungen eben gegen Null gehen sollte.
Danke fuer die Antworten, ich denke mir ist somit geholfen. Perfekt fuer mich ist die AN, ich werde erstmal Figure 11 probieren. Falls das nicht gut genug klappt ist Figure 12 ja auch noch eine gute Option. Vielen Dank nochmal! Felix
Von Keithley gibts das LOW LEVEL MEASUREMENT HANDBOOK zum Download. Ernsthaft Interessierte bekommen auch ein gedrucktes Exemplar zugeschickt. Dort findest du viele Tips für das notwendige Umfeld bei solchen Messungen. http://www.keithley.com/knowledgecenter Möglicherweise ebenfalls interessant: http://www.keithley.com/knowledgecenter/knowledgecenter_pdf/NanotchMsHandbk_1.pdf Arno
Hallo Felix,
>Perfekt fuer mich ist die AN, ich werde erstmal Figure 11 probieren.
Nicht so schnell! Wie groß ist die Spannung, die du an die Probe
anlegst? Betreibst du sie als Fotoelement oder im Quasi-Kurzschluß? Das
bestimmt letztlich, welchen Schaltungsstyp du wählen mußt.
Kai Klaas
Hi, Also was ich mache ist quasi Kurzschluss bei ~100V Spannung. Ich habe nen DA-Wandler, der mir 0-5V Spannung ausgibt, die dann nen Faktor 20 verstaerkt wird. Gemessene Stroeme sind wie gesagt kleiner 10 uA. Wo genau liegen die Unterschiede bei einer Strommessung fuer Fotoelement vs. quasi-Kurzschluss? Da ich das Device selber herstelle bin ich eigentlich flexibel. Bisher habe ich immer ein Keithley 6487 benutzt. Das ist ein Picoamperemeter mit eingebauter Spannungsquelle, die ich dann verstaerkt habe. Mein Ziel ist es nun statt einem Kanal 6 Devices gleichzeitig auszuwerten, ohne dass mein Chef mich erschlaegt wenn ich ihm sage er soll mir mal eben noch 5 Keithleys kaufen :) Sorry falls meine Problemstellung zu schwammig war, der Unterschied zwischen Fotoelement und quasi-Kurzschluss ist mir nicht ganz klar. Felix
Angehängte Dateien:
-
fotostrom_meter.PNG
100 KB
Hallo Felix,
>Also was ich mache ist quasi Kurzschluss bei ~100V Spannung.
"Quasi-Kurzschluß" heißt, daß die an der Photodiode anliegende Spannung
0V ist. Da du aber bis zu 100V anliegen willst, ist das also kein
Kurzschlußbetrieb.
Da die Foto-Ströme doch bis zu 10µA betragen können, würde ich das so
probieren wie im Anhang.
Kai Klaas
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