“ВАХ-протекло” или “токи утечки высоковольтных компонентов”

По случаю покупки Электромера, решил накатать небольшой постик, с замерами токов утечки некоторых компонентов применяемых в нашей технике.

По совету “ведущего специалаиста Радиокружка по наппилингу” Nusik1975, склепал из Pogo pins тестовый стенд для замера SMD деталек.

Требования к таким вещам применяются очень жесткие:

  • Изоляторы должны быть выполнены из сапфира или фторопласта-4 (Тефлон, PTFE). При применении других материалов возникают гигаомные-тераомные утечки, что принципиально недопустимо.
  • Очистка поверхностей допускается только метанолом(CH3OH)  высокой степени чистоты.
  • Вся измерительная схема должна иметь тотальную экранировку.
  • Вся экранировка должна быть скрыта под слоем фторопласта, во избежании эмиссии электронов.
  • Температура и влажность должны строго контролироваться.
  • Кабели должны иметь графитовый лубрикант…. тсссс!!!! это совсем не тот лубрикант о котором Вы подумали crazy , это “semiconductor layer” для понижения трибоэлектрических эффектов. Я уже не говорю, что допустим только один вид кабеля в таких схемах, это три-аксиал (коаксиал с одной центральной жилой и двумя изолированными друг от друга оплетками).

Короче: настоящий рай для перфекциониста  crazy Подробнее можно ознакомится с требованиями в замечательной книжке от Keithley: Low level measurements Handbook

А все по тому, что речь может заходить о паразитных сопротивлениях в десятки-сотни ПетаОм и токи достигают сотен АттоАмпер. Если кто еще не понял масштаб проблемы, поясню: 1ПОм = 1 000 000 000 000 000 Ом; 100аА = 0.0000000000000001А

Такие измерения принято называть “near theoretical limits”(приближенные к теоретическому приделу), поскольку они вплотную приближаются к понятию шума Джонсона-Найквиста, он же известен как тепловой шум.

Сам стенд получился вот такой. (доп. фотки можно посмотреть в моем Instagram, ссылка сверху справа)

Подробности под катком:

Ну пожалуй на этом зарершим тафталогию и приступим непосредственно к сеансу “лоу левел межермента”  mail

 

Сравнение ВАХ диодов DA2JF8100L и RSFJL, замеры проводились при 26.1-26.4С, 60.5-63.8%RH

Линейно:

Логарифмически:

DA2JF8100L с его 520 pA при 400V просто вне конкуренции. cool

 

С замером утечек емкостей все значительно сложнее, там построить достаточно точный график не представляется возможным, т.к. работу с емкостями приходится производить через токоограничительный резистор, и помимо этого, утечка зависит от времени удержания напряжения. dash

Да и в целом Settling time для этих замеров просто ужасно!!! “Welcome to real world”  crazy

По этому привожу просто замеры по паре контрольных точек. Графики стабилизации утечки показаны с выдержкой в течении 1 часа.

Замеры проводились при 26.1-26.9С, 60-64%RH

Как можно видеть, у CC1206KKX7RCBB103 сопротивление стремится к отметке в 120-130 ГОм на напряжении 1000В по прошествии 1 часа. Что в принципе весьма не плохой показатель.

Причем мои эксперементы ярко показывают эффект “притирки”, когда керамический конденсатор поработает на напряжении 0.5-1 от номинала, часа 2-3 ему потом намного проще выходить на штатную малую утечку, по сравнению с состоянием “с завода”. Это ярко показано на следующем графике, который снят при одном и том-же напряжении но в два захода.

Замеры проводились при 26.1-26.9С, 60-64%RH

Как видим первый график (1) имеет спад утечки значительно менее крутой, чем второй (2) график, снятый уже на “притертом” конденсаторе. И ко всему прочему второй график опускается до меньших значений утечки нежели чем первый.

Если сравнить все скриншоты, становится ясно, что Ягео 1206 (CC1206KKX7RCBB103) течет на порядок сильнее AVX 1812 (1812AC103KAT1A)

 

На просторах интернета есть много людей истенно-верующих в то, что сопротивление тексталита не позволяет применять компоненты с сопротивлением в гигаомы. Поскольку я ярый атеист в вопросе измерений, то не могу верить во что-то, и мой святой долг измерить это.

В закромах была раскопана платка, к дорожкам был подключен электромер, вот результат:

Естественно, при таком сопротивлении между дорожками, оно исключительно мало влияет на применение компонентов с сопротивлением в гигаом или несколько гигаом.

 

Вообщем пищу для размышлений я Вам дал, переваривайте….

Отклоняясь слегка от темы надо заметить, что большинство электромеров, это по сути полноценные SMU(Source Measure Unit), то есть приборы для снятия ВАХ(вольт-амперных характеристик), но в них сделан упор на экстремально низкие значения измеряемых токов. К моему большому сожалению, ценник на современные электромеры просто астрономический, не поддающейся никакому измерению. mda Да собственно и сами классические SMU не блещат дешевизной.