Asegúrese de que los cables utilizados durante la prueba cumplan con la clasificación de voltaje máximo del sistema de prueba. Las pruebas de alto voltaje y baja corriente a menudo se encuentran durante la caracterización fuera de estado de los dispositivos de potencia, y se utilizan cables que pueden lograr el rendimiento requerido para dichas pruebas.
Durante las pruebas de alto voltaje, asegúrese de que haya un aislamiento adecuado y minimice los efectos de la corriente de fuga y la capacitancia del sistema.
Aislamiento adecuado
Utilice un cable con una clasificación de tensión soportada que sea al menos la tensión máxima del sistema de prueba. Para lograr mediciones de baja corriente, utilice aisladores de alta calidad en el dispositivo de prueba. La resistencia de aislamiento en paralelo con la resistencia del dispositivo bajo prueba introducirá errores de medición. Con la Unidad de medida de fuente (SMU) modelo 2657A, pueden estar presentes voltajes de hasta 3 kV en el circuito de prueba, por lo que la corriente a través de estos aisladores es relativamente grande en relación con la corriente medida a través del dispositivo bajo prueba. Para obtener buenos resultados de medición, asegúrese de que la resistencia de aislamiento sea varios órdenes de magnitud mayor que la resistencia del dispositivo bajo prueba.
Corriente de fuga y capacitancia del sistema
Utilice protecciones para minimizar los efectos de los aisladores en el circuito de prueba. La protección es una técnica para forzar un nodo de baja impedancia en un circuito para que sea aproximadamente equipotencial con un nodo terminal de entrada de alta impedancia. En la Figura 1, incluso con un aislador de alta calidad, todavía existe una fuga de corriente del aislador. Esta fuga puede ser problemática cuando se miden corrientes en el rango de nanoamperios. Observe cómo la protección mejora la medición. La corriente de fuga fluirá a través del nodo de medición de alta resistencia (HI), por lo tanto, la corriente de fuga no se incluye en la medición.
Dado que el terminal de protección y el terminal de alta resistencia tienen el mismo potencial, el voltaje de protección es un voltaje peligroso. Por lo tanto, utilice cables triaxiales para armar circuitos de protección y proteger a los operadores de peligros de descargas eléctricas. En un cable triaxial, el extremo de alta resistencia está conectado al conductor central, el blindaje interior es para protección y el blindaje exterior está conectado a tierra.
La protección también minimiza los efectos de la capacitancia del sistema. La capacitancia del sistema afecta el establecimiento de la fuente de voltaje y la medición de corriente. La configuración de la prueba debe permitir la carga de los capacitores y la corriente de establecimiento en o por debajo del nivel mínimo de ruido de medición esperado del dispositivo. La naturaleza de alta impedancia de estos ajustes dará como resultado inevitablemente largos tiempos de estabilización. La capacitancia de un cable triaxial común es de alrededor de 40 pF/ft. Para un cable de dos o tres metros, la capacitancia es del orden de unos pocos cientos de picofaradios y el tiempo de estabilización del voltaje es de decenas de milisegundos, dependiendo de la corriente máxima de la configuración de prueba. Colocar la protección en la pantalla interior del cable triaxial hace que no haya caída de tensión en el aislamiento del cable. Por lo tanto, no es necesario cargar la capacitancia de este aislador. En condiciones de estado estable, el voltaje de protección del terminal de alta impedancia (HI) está dentro de los 4 mV de acuerdo con las especificaciones de la Unidad de medida de fuente (SMU) modelo 2657A. El modelo HV-CA-554 de Keithley es un cable triaxial de alto voltaje capaz de transmitir señales de manera segura con voltajes de protección de hasta 3280V. El cable HV-CA-554 de Keithley puede satisfacer las necesidades de los sistemas de medición de baja corriente y voltaje de 3 kV. Para minimizar el tiempo de establecimiento y la corriente de fuga, la protección de la unidad de medida de fuente (SMU) va directamente a los pines del dispositivo. Si lo hace, evita la necesidad de cargar otros condensadores en el sistema. Dado que la tensión de protección puede llegar a los 3 kV, es importante asegurarse de que el terminal de protección esté a una distancia segura de otros conductores.
En algunos sistemas, es necesaria la conversión a una conexión coaxial. Para pruebas de alto voltaje, SHV es el conector coaxial estándar de la industria. La combinación de cables SHV-CA-553 de Keithley permite la conversión de SHV triaxiales de alto voltaje. Estos cables se combinan con cables triaxiales para que se pueda implementar la mayor protección posible antes de conectarse al SHV. El uso de una conexión coaxial dará como resultado un rendimiento degradado porque los beneficios de la protección se pierden desde el punto de terminación de la protección. Esto significa que se debe cargar la capacitancia residual del cable y la capacitancia del sistema de prueba.
Al diseñar un dispositivo de prueba, el usuario puede tomar medidas para minimizar la capacitancia al reducir las longitudes de las trazas y las longitudes de conexión del dispositivo después de la conversión de triaxial a coaxial.
En la etapa de prueba, el impacto de cambiar a conexiones coaxiales puede ser aún mayor, donde los cables y las conexiones dependen del tamaño de la oblea y la orientación del dispositivo (vertical o lateral). Si se tiene en cuenta la capacitancia del cable, la capacitancia en la estación de la sonda puede alcanzar fácilmente los nanofaradios, lo que da como resultado tiempos de carga del capacitor y tiempos de establecimiento de la medición más prolongados.
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