Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kapazitätsmessung: Cp oder Cs


von Alex K. (alex_elektro)


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Hallo Leute,

ich möchte die Kapazität eines Bauteils bestimmen. Ich habe ein Hameg 
LCR Meter und bei diesem kann Cp und Cs messen.

Ich verstehe nicht wirklich den Unterschied, und welche Einstellung mir 
den "richtigen" Wert ausgibt.

Ein Beispiel:


LEVEL  1 V
BIAS  0,5V

f[Hz]  50
Cp  3,39E-10
Rp  6685
Cs  7,32E-04
Rs  6672


Ich habe zB gefunden, dass ich bei kleiner Kapazität und hoher Impedanz 
den Cp Wert nehmen soll und umgekehrt.
Wie soll ich "klein" und "hoch" interpretieren?


Viele Grüße
und besten Dank für Infos!

von Achim S. (Gast)


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Alex K. schrieb:
> Ich verstehe nicht wirklich den Unterschied, und welche Einstellung mir
> den "richtigen" Wert ausgibt.

beide sind richtig und gleichwertig (auch wenn sie unterschiedliche 
Zahlenwerte haben).

Das LCR-Meter misst einfach nur ein komplexes Z. Du kannst diese Z durch 
eine Parallelschaltung von Rp und Cp beschreiben. Oder durch eine 
Serienschaltung von Rs und Cs. Beide Ersatzschaltbilder ergeben das 
identische Z - und mehr Information als das komplexe Z liegt bei der 
Messung nicht vor.

Welche Größe du nimmst kann z.B. davon abhängen, was du mit der 
Messgröße anstellen willst. Wenn du z.B. mehrere von diesen 
Kondensatoren parallel schalten willst, berechnet sich die 
Gesamtkapazität leichter über die Cp.

von Achim S. (Gast)


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Ich hab es grad man nachgerechnet: so ganz exakt passen deine Werte 
nicht zueinander, aber grob kommt es schon hin.

bei deinem "Bauteil" handelt es sich wohl eher um einen Widerstand als 
einen Kondensator, oder? Da ist die Beschreibung über das Parallel-ESB 
"üblicher". Aber wie gesagt: beide Beschreibungen sind für die 
eigentliche Messgröße (das komplexe Z) im Grund gleichwertig.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Alex K. schrieb:
> ich möchte die Kapazität eines Bauteils bestimmen.
Was ist das für ein "Bauteil"?

von Alex K. (alex_elektro)


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Es ist ein Halbleiterteil in der Testphase, dass auf Energiespeicherung 
untersucht werden soll

von Helmut S. (helmuts)


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f[Hz]  50
Cp  3,39E-10
Rp  6685
Cs  7,32E-04
Rs  6672

Welches Modell passt lässt sich ja leicht herausfinden. Einfach auf 1V 
aufladen und dann mit 1kOhm entladen. Mit dem Digital-Oszilloskop die 
Zeitkonstante der Entladung messen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Alex K. schrieb:
> Es ist ein Halbleiterteil
Warum erwartest du dann, dass ein 
Spulen-Kondensator-Widerstands-Messgerät da irgendwelche sinnvoll 
interpretierbaren Daten auswirft?

> ein Halbleiterteil in der Testphase, dass auf Energiespeicherung
> untersucht werden soll
Auf welche Art soll die Energie dort gespeichert werden?

Helmut S. schrieb:
> Welches Modell passt lässt sich ja leicht herausfinden. Einfach auf 1V
> aufladen und dann mit 1kOhm entladen. Mit dem Digital-Oszilloskop die
> Zeitkonstante der Entladung messen.
Wenn man vereinfacht davon ausgeht, dass sich das Ganze tatsächlich 
linear verhält. Aber gerade Halbleiterbauteile sind für ihr überraschend 
nichtlineares Verhaltens bekannt und werden genau deshalb eingesetzt.

von Helmut S. (helmuts)


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Lothar M. schrieb:

> Helmut S. schrieb:
>> Welches Modell passt lässt sich ja leicht herausfinden. Einfach auf 1V
>> aufladen und dann mit 1kOhm entladen. Mit dem Digital-Oszilloskop die
>> Zeitkonstante der Entladung messen.
> Wenn man vereinfacht davon ausgeht, dass sich das Ganze tatsächlich
> linear verhält. Aber gerade Halbleiterbauteile sind für ihr überraschend
> nichtlineares Verhaltens bekannt und werden genau deshalb eingesetzt.


Ein Kpazitätsunterschied um Faktor 5000 sollte auch trotz 
Nichtlinearität erkennbar sein. Siehe Cp und Cs.


Cp  3,39E-10
Rp  6685
Cs  7,32E-04
Rs  6672

von Dieter W. (dds5)


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Zumindest sorgt der Realanteil von 6680 Ohm in beiden Fällen für eine 
unterirdische Güte.

von GEKU (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Beide Ersatzschaltbilder ergeben das identische Z

Allerdings nur für die Messfrequenz!

von Wolfgang (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Ein Kpazitätsunterschied um Faktor 5000 sollte auch trotz
> Nichtlinearität erkennbar sein. Siehe Cp und Cs.

Dann verändere mal die Messamplitude. Du wirst dich wundern, wie sich 
das bei nichtlinearen Elementen in der Blackbox ("Bauteil") auf das 
"Ergebnis" auswirkt.

von Helmut S. (helmuts)


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Wolfgang schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> Ein Kpazitätsunterschied um Faktor 5000 sollte auch trotz
>> Nichtlinearität erkennbar sein. Siehe Cp und Cs.
>
> Dann verändere mal die Messamplitude. Du wirst dich wundern, wie sich
> das bei nichtlinearen Elementen in der Blackbox ("Bauteil") auf das
> "Ergebnis" auswirkt.

Selbst wenn sich das C um Faktor 2 ändert, gegen den Faktor 5000 der 
Kapazität der beiden Modelle ist das nichts. Deshalb mein Vorschlag mal 
eine simple RC-Entladung zu vermessen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Helmut S. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Helmut S. schrieb:
>>> Ein Kpazitätsunterschied um Faktor 5000 sollte auch trotz
>>> Nichtlinearität erkennbar sein. Siehe Cp und Cs.
>>
>> Dann verändere mal die Messamplitude. Du wirst dich wundern, wie sich
>> das bei nichtlinearen Elementen in der Blackbox ("Bauteil") auf das
>> "Ergebnis" auswirkt.
>
> Selbst wenn sich das C um Faktor 2 ändert, gegen den Faktor 5000 der
> Kapazität der beiden Modelle ist das nichts. Deshalb mein Vorschlag mal
> eine simple RC-Entladung zu vermessen.

Kokolores.

Wenn das ein Halbleiter ist, sagen wir mal eine Diode, dann sind alle 
Meßwerte nur Hausnummern. Ein anderer Bias oder eine andere Meßfrequenz 
wird wieder ganz andere Zahlen auswerfen. Und das ist auch ganz normal 
und korrekt so. Wenn die Modellierung nicht paßt, dann kann man nichts 
vernünftiges messen. Genausogut könnte man einen Benzinkocher als Auto 
modellieren und dann versuchen, den Kilometerverbrauch zu messen.

von John D. (Gast)


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Wolfgang schrieb:
>
> Dann verändere mal die Messamplitude. Du wirst dich wundern, wie sich
> das bei nichtlinearen Elementen in der Blackbox ("Bauteil") auf das
> "Ergebnis" auswirkt.

Ich würde eher die Messamplitude klein halten und die Biasspannung 
variieren. Daraus kann man eher das Verhalten des Bauteils ableiten.

von Alex K. (alex_elektro)


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Hallo,

danke für eure zahlreichen Antworten und Gedankenanstöße!
Leider blicke ich überhaupt nicht durch.

Unter dem Link findet ihr eine Messreihe, Vielleicht hat ja jemand Lust 
da einen Blick drauf zu werfen und mir vielleicht zu sagen, was da 
überhaupt vor sich geht.

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1fRkc-TGZzzejYlbpuDMrvDFGGVybF_qStGj-WNkM8zw/edit?usp=sharing



Vielen Dank

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Alex K. schrieb:
> danke für eure zahlreichen Antworten und Gedankenanstöße!
Da waren übrigens im Verlauf des Threads noch ein paar Fragen 
aufgekommen: was ist das Ergebnis der "Entladungsmessung"?
Und mich würde nach wie vor interessieren, auf welche Art und in welcher 
Menge dieser unbekannte Halbleiter Energie speichern können soll.

von Alex K. (alex_elektro)


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Lothar M. schrieb:
> Alex K. schrieb:
>> danke für eure zahlreichen Antworten und Gedankenanstöße!
> Da waren übrigens im Verlauf des Threads noch ein paar Fragen
> aufgekommen: was ist das Ergebnis der "Entladungsmessung"?



Die Messung über das Oszi gibt mir ein C von knapp 6 nF

> Und mich würde nach wie vor interessieren, auf welche Art und in welcher
> Menge dieser unbekannte Halbleiter Energie speichern können soll.

Dazu kann ich leider im Moment nichts schreiben.

von Alex K. (alex_elektro)


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Lothar M. schrieb:
> Alex K. schrieb:
>> Es ist ein Halbleiterteil
> Warum erwartest du dann, dass ein
> Spulen-Kondensator-Widerstands-Messgerät da irgendwelche sinnvoll
> interpretierbaren Daten auswirft?

Weil mir aktuell nur dieses zur Verfügung steht und mir gesagt wurde, es 
eignet sich um Kapazitäten zu bestimmen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Alex K. schrieb:
> Die Messung über das Oszi gibt mir ein C von knapp 6 nF
Dann hast du jetzt also 3 (oder mehr) verschiedene 
Kapazitätsmessverfahren und 3 (oder mehr) unterschiedliche Ergebnisse.
Fazit: ganz offensichtlich lässt sich dein Bauteil nicht als Kondensator 
darstellen und hat deswegen auch keine bezifferbare Kapazität...

> Weil mir aktuell nur dieses zur Verfügung steht und mir gesagt wurde, es
> eignet sich um Kapazitäten zu bestimmen.
Dann sag dem, der das sagt, dass es für diese spezielle Aufgabe hier 
offenbar nicht geeignet ist.

: Bearbeitet durch Moderator
von Alex K. (alex_elektro)


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