وبلاگ در باره راهنمای واحد های اندازه گیری منبع اصول و کاربردهای آن

در زمینه مهندسی الکترونیک، متخصصان اغلب با چالش دوگانه ای مواجه می شوند که ولتاژ یا جریان دقیق را فراهم کنند و همزمان پاسخ مربوطه را اندازه گیری کنند.راه حل های سنتی شامل ترکیب ابزارهای متعدد مانند منابع برق استبا این حال، این رویکرد پیچیدگی سیستم و هزینه را افزایش می دهد در حالی که تلاش می کند تا همگام سازی بین دستگاه ها را حفظ کند.واحد اندازه گیری منبع (SMU) به طور خاص برای مقابله با این چالش ها توسعه یافته استاین مقاله اصول، اهمیت، کاربردها و معیارهای انتخاب SMU را بررسی می کند تا مهندسان و محققان را با یک منبع جامع فراهم کند.

یک واحد اندازه گیری منبع (SMU) یک ابزار دقیق است که قابلیت های منبع ( ولتاژ / جریان) و اندازه گیری (ولت متر / آمتر) را در یک دستگاه واحد ادغام می کند.می تونه به طور همزمان پارامترهای الکتریکی رو از طریق یک پورت تحویل داده و اندازه گیری کنه، به عنوان منبع محرک و دستگاه اندازه گیری برای توصیف قطعات الکترونیکی کامل عمل می کند.

• عملکرد منابع:SMU ولتاژ یا جریان دقیق کنترل شده را برای تحریک دستگاه تحت آزمایش (DUT) ارائه می دهد. در حالت منبع ولتاژ، SMU ولتاژ مشخص شده را در حالی که جریان حاصل را اندازه گیری می کند، اعمال می کند.حالت منبع جریان در حالی که ولتاژ را در DUT اندازه گیری می کند جریان تعریف شده را فراهم می کند.
• دقت اندازه گیری:SMU ها همزمان اندازه گیری ولتاژ و جریان را ضبط می کنند و تولید منحنی های ولتاژ جریان (I-V) و سایر پارامترهای حیاتی را امکان پذیر می کنند. دقت اندازه گیری یک معیار کلیدی عملکرد SMU است.
• عمليات چهار قطب:SMU های پیشرفته در تمام چهار بخش کار می کنند، قادر به منبع / غرق شدن ولتاژ / جریان مثبت و منفی هستند. این امکان را برای آزمایش اجزای مختلف از جمله منابع برق، بارها،و دستگاه هایی که دارای ویژگی های I-V پیچیده هستند.

طرح های معمولی SMU شامل این اجزای کلیدی است:

• ماژول برق:تولید ولتاژ / جریان دقیق با مشخصات تعیین قابلیت های منبع از جمله محدوده ، وضوح ، دقت ، ثبات و عملکرد سر و صدا.
• ماژول اندازه گیری:انجام اندازه گیری ولتاژ / جریان با مشخصات موثر بر دقت، از جمله مقاومت ورودی و نرخ نمونه گیری.
• ماژول کنترل:معمولاً بر اساس میکروپروسسر یا FPGA ، این عملکردهای منبع / اندازه گیری را هماهنگ می کند در حالی که در حال رسیدگی به جمع آوری ، پردازش و ارتباطات داده ها است.
• مدارهای محافظ:حفاظت از هر دو SMU و DUT از طریق مکانیسم های محافظت از ولتاژ بالا، جریان بالا و قدرت بالا.

شرکت های کوچک و متوسط به طور معمول چندین حالت عملیاتی را ارائه می دهند:

• ولتاژ ثابت:خروجی ولتاژ ثابت با اندازه گیری جریان برای توصیف مقاومت، دیود و ترانزیستور.
• جریان ثابت:خروجی جریان ثابت با اندازه گیری ولتاژ برای آزمایش LED و سلول های خورشیدی
• کنترل ولتاژ:اسکن ولتاژ خودکار در محدوده های تعریف شده برای تولید سریع منحنی IV.
• پاک کردن فعلی:اسکن اتوماتیک جریان برای مشخصه ی جایگزین IV.
• حالت پالس:تولید پالس گذرا با اندازه گیری پاسخ برای تجزیه و تحلیل دستگاه پویا

شرکت های کوچک و متوسط مزایای قابل توجهی را در مقایسه با ترکیبی از ابزارهای معمولی ارائه می دهند:

• ادغام سیستم:ترکیبی از ابزارهای متعدد در یک دستگاه واحد، کاهش پیچیدگی و نیاز به نگهداری.
• همگام سازی:اطمینان از هماهنگی زمان دقیق بین محرک و اندازه گیری برای ارتباط دقیق داده ها.
• قابلیت های اتوماسیون:رابط های قابل برنامه ریزی، فرایندهای آزمایشی خودکار و جریان های کاری تجزیه و تحلیل داده را امکان پذیر می کنند.
• انعطاف پذیری عملیاتی:پارامترهای قابل تنظیم، نیازمندی های مختلف آزمایش را در انواع قطعات فراهم می کند.
• بهره وری هزینه:در حالی که هزینه های واحد ممکن است بالاتر باشد، هزینه های کل سیستم از طریق کاهش تعداد ابزار کاهش می یابد.

شرکت های کوچک و متوسط نقش مهمی در بسیاری از سناریوهای آزمایش دارند:

توصیف دیودها، ترانزیستورها، MOSFET ها و دستگاه های قدرت از طریق تجزیه و تحلیل منحنی IV و استخراج پارامتر.

آزمایش LED ها، سلول های خورشیدی و فوتودیود ها برای اندازه گیری عملکرد از جمله کارایی و ویژگی های پاسخ.

ارزیابی تنظیم کننده های ولتاژ، کنورترهای سوئیچ و سیستم های مدیریت باتری برای ثبات و پاسخ گذرا.

اندازه گیری خواص الکتریکی مواد رسانا، نیمه رسانا و عایق بندی.

انتخاب یک SME مناسب مستلزم در نظر گرفتن چندین عامل است:

• محدوده ولتاژ/جریان و وضوح
• دقت و سرعت اندازه گیری
• قابلیت منبع و عملکرد سر و صدا

• نیازهای عملیاتی چهار ربع
• قابلیت های آزمایش پالس
• رابط های کنترل از راه دور
• پشتیبانی از نرم افزار

• محدودیت های بودجه
• شرایط عملیاتی محیط زیست
• نیازهای کاربردی آینده

تکنولوژی SMU همچنان در حال تکامل است و چندین جهت نوظهور دارد:

• پارامترهای عملکرد بهبود یافته
• یکپارچه سازی قابلیت های گسترش یافته
• قابلیت های پیشرفته اتوماسیون و هوش مصنوعی
• کوچک سازی برای برنامه های قابل حمل
• کاهش هزینه برای دسترسی گسترده تر

واحدهای اندازه گیری منبع یک راه حل پیچیده برای نیازهای آزمایش الکترونیکی مدرن را نشان می دهد که قابلیت های دقیق منابع و اندازه گیری را در سیستم عامل های یکپارچه ترکیب می کند.تنوع آنها در نیمه هادی، اپتوالکترونیک و کاربردهای برق آنها را به ابزارهای ضروری برای تحقیق و توسعه تبدیل می کند.شرکت های کوچک و متوسط به تکامل خود ادامه خواهند داد تا نیازهای آزمایش پیچیده تر را برآورده کنند و در عین حال دسترسی بیشتری به جوامع مهندسی گسترده تر داشته باشند..