Wie misst man eigentlich Ströme im Bereich pA und fA mit einer hohen Genauigkeit? Wie muss man sich so eine Messschaltung vorstellen ? Auf was muss man acht geben (Layout etc)? Ich frage mich wie AD oder Burr Brown etc. Ströme (z.b. OP Eingangsströme) in dieser Dimension misst die man so in den Datenblättern findet?
google mal nach einer HP/Agilent 4156 Parameter Analyser... das Ding geht in den fA-Bereich... kostete aber auch die Kleinigkeit von 50kEuronen
Oder schau mal bei Keithley nach, das ist so der Standard-Hersteller für Gerätschaften zur Messung kleinster Ströme und Spannungen.
Alternativ kannst du auch einfach den Shunt größer machen. Macht man im Messgerät auch so.
> ...Alternativ kannst du auch einfach den Shunt größer machen.
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Bei < pA geht garnichts einfach!
So schwer ist das ganze nicht: Man nehme einen Opamp mit jFET Eingang und seeeeehr niedrigem Eingangsstrom, schließe einen Widerstand von 1M zwischen Ausgang und invertierendem Eingang an und lege den nichtinvertierenden Eingang an GND. Zwischen GND und invertierendem Eingang schließt man die Stromquelle an. Am Ausgang erhält man nur 1V pro uA. Vergrößert man den Widerstand (bis zu einigen GOhm), kann man auf diese Art auch Ströme im pA Bereich messen. Allerdings sollte die Schaltung dann nichtmehr auf einer Platine aufgebaut werden, um Kriechströme zu vermeiden.
Das Problem bei so kleinen Strömen ist, dass da die Shunts im Gigaohm-Bereich liegen müssen, um noch messbare Spannungen rauszukriegen. Und wenn man den Shunt so groß macht, aber mit einem Messgerät mit einem Innenwiderstand misst, der kleiner (i.d.R. wesentlich kleiner, einige Megaohm bei handelsüblichen Verfahren) als der Shunt ist, kommt nix mehr raus. Das Hauptproblem ist also i.d.R., die Spannungsmessung so hochohmig durchzuführen wie nur möglich (also quasi mit einem "unendlich" großen Messwiderstand). Und das machen sog. Elektrometer. Und die sind sch...teuer...
>Ich frage mich wie AD oder Burr Brown etc. Ströme (z.b. OP >Eingangsströme) in dieser Dimension misst die man so in den >Datenblättern findet? Eigentlich ganz einfach: Ein Widerstand (z.B. 10MOhm oder größer) wird in Reihe zum Eingang geschaltet. Es entsteht ein Spannungsabfall über diesen Widerstand und die Spannung am Eingang des Probanten bricht zusammen. Der Eingangswiderstand kann somit leicht errechnet werden. oder Eine definierte Kapazität wird parallel zum Eingang geschaltet. Über die Zeit und Spannung kann der Eingangs-Widerstand errechnet werden
pA und fA misst man ueber Transimpedanzverstaerker (Strom-Spannungswandler), aber nicht mit einem Shunt. Je hochohmiger der Rueckkoppelwiderstand wird, um so rauschaermer die Messung. Im pA und erst recht im fA Bereich sind auch die Leckstroeme auf der Platine zu beachten. "Heisse" Punkte, also Eingang und virtuelle Masse das Strom-Spannungswandler werden dann auf Teflosstuetzpunkte gesetzt. Guard Ringe helfen auch weiter. Warm darf das ganze auch nicht werden, denn die Leckstroeme der Halbleiter steigen mit der Temperatur schnell an. Von Tektronix gibt es auch einen "Primer" dazu: "Low Level Measurement Handbook"
Tippfehler: In meinem obigen Posting muss es in der zweiten Zeile anstatt "...Gigaohm-Bereich liegen müssen..." natürlich heißen "...Gigaohm-Bereich liegen müssten..."...
Transimpedanz .. Fet .. ja. Man muss einen OPAmp haben, der einen Biascurrent hat der in derselben Groessenordnung, resp besser kleiner ist. Zb, die National Semiconductors LMC 661, LMC 6001A, LMC6482, und so. Dann sollte die Spannung ueber dem Messwiderstand fuer eine direkte Messung etwas groesser als dessen Offsetspannung sein. Mann kann auch Spannungen messen, die viel kleiner als die Offsetspannung ist, allerdings dann als AC Messung, indem man moduliert und eine AC Verstaerkung von 1000 oder so der Gleichrichtung vorschaltet. Mit der AC Messung wird man auch allfaellige Thermospannungen los. GigaOhm Messwiderstaende sind Unsinn. Wenn die Luftfeuchtigkeit schwankt aendert deren Widerstand. Klar, die involvierten Loetpunkte sind alle in der Luft. rene
Allein das Messgerät ist doch schaltungstechnisch ein grosser Aufwand. Das Prinzip ist einfach (Transimpedanzwandler) aber der Rest hats in sich. Jetzt schliesse ich zwei Messkabel an und was nun? Allein durch das Bewegen der Kabel kann ich doch schon Ströme von sicherlich einigen pA erzeugen!
Bei Strömen in fA-Bereich wird nicht der Strom, sondern die Ladung (pC) gemessen. Für ein Ladungsverstärker (besser Ladung --> Spannungs Wandler) gibt es spezielle Schaltungen. Nachteil: Es können nur dynamische Prozesse gemessen werden.
Liebe Freunde des Elektrons, Ihr wißt schon, daß 1fA ca. 6000 Stck. Elektronen/s sind !!?? Vielleicht mal in nem Experimentalphysikforum fragen? Cheers Detlef
genauso wie die Messung von Präzisionsmessung von Photoströmen ohne Vorspannung? Also geschalteter Integrator oder Transimpedanzverstärker. Gibts diverse ICs von BB... ILirgendwas, ACF2101, DDC112. ( ausm Kopf, so oder so ähnlich)
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