可测定电容器和半导体开关漏电电流的简单夹具

技术分类: 模拟设计  | 2007-09-04
来源:Mari Stofka,Slovak University of Technology,Bratislava,Slovakia

  图1a中的电路由一个电压跟随器IC1, 和参考电压源IC2构成。IC1是Analog Devices的 AD8661运算放大器,其输出偏置电流不超过1pA,其典型输入偏置电流为0.3pA(参考文献1)。 IC2为Analog Devices的ADR391精密电压基准(参考文献2)。制造商将此运算放大器的输入偏置电压调整到不超过100mV,典型值为30mV。这些特性使这种放大器适合用于观测各种类型的电容器自放电。固体钽电容和采用高质量塑料电介质电容的漏电电流远远超过了电压跟随器IC1的输入偏置电流。CUT(待测电容器)的A点连接到IC2.的输出,初始充电到2.5V的参考电压。然后,在适当的时间,A点与参考电压源断开。DVM(数字电压表) 在适当的时机测量电压跟随器的输出电压。所测量的电压降VO对于初始值而言应在0.1V ~ 0.5V的范围内。漏电电流IO为C×ΔVO/tMEAS,其中C为待测电容的值,tMEAS为断开待测电容与2.5V电压源间的连接与读出VO电压降时的时间。

图1这种简单的夹具首先对待测电容施加参考电压然后测量电压跟随器a的输出端的电压降与时间关系电路测量反向偏置器件b的漏电电流


  夹具还可确定关闭状态下反向极化二极管和各开关器件的漏电电流,如JFET、MOSFET、BJT(双极

型晶体管)、SCR(可控硅整流器)及IGBT(绝缘栅双极型晶体管)。这样,并行连接的DUT(待测器件)与增加的电容CADD代替了待测电容(图1b)。用于评估漏电电流的测量与方程式与评估IO=C×ΔVO/tMEAS中的漏电电流的一样,只是用CADD替换了待测电容。聚苯乙烯膜介质的10nF CADD非常适合低功率器件。对于大功率器件,CADD的值至少应为0V时DUT寄生电容的10倍。

  而且,图1b中的夹具还可测定数十MΩ ~ 2 TΩ电阻的阻值。IO=C×ΔVO/tMEAS,在此情况下约为参考电压下流经电阻RAGND的电流。电阻约为:

  以下式计算更为精确:

  在所有的测量中,VO的电压降不应超过参考电压值的1/5,以允许固有的指数级电压降VO线性地减少。图1a中的按钮开关S1的漏电电流必须小于1pA。隔离的绞线引线与镀金的磷青铜针脚端接,能作为低漏电开关。各种类型的优质接头都采用镀金材料,也可用两个由相似接头部件制成的镀金夹头夹住待测器件或待测电容。为了将电路的漏电电流降到最小,并没有使用PCB(印制电路板)。

参考文献
1. AD8661 16V Low Cost, High Performance CMOS Rail-to-Rail Operational Amplifiers.
2. ADR391 2.5V Micropower, Low Noise 精密Voltage References with Shutdown.

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