SMU (Source Measurement Unit) nedir?

[taydin]

Genel bir bakışla, SMU (Source Measurement Unit) denen cihazlar, Birden fazla temel elektronik cihazın bir araya getirilmiş halidir. Tipik bir SMU'da aşağıdaki bileşenler vardır:

1) Çok yüksek çözünürlük ve doğruluğa sahip bir güç kaynağı ve elektronik yük.
2) Çok yüksek çözünürlük ve doğruluğa sahip bir multimetre.
3) Bu cihazların programlanarak belli işlemlerin belli bir sırada yapılmasını sağlayan kontrol ünitesi.

SMU cihazlarını birçok firma üretmektedir. Yaygın olarak bilinen firmalar Keysight, Keithley, Yokogawa dır.

SMU'daki güç kaynağı, test edilen devreyi hiç değiştirmeden, devreye hem pozitif hem negatif gerilim ve akım uygulayabilir. Üst seviye SMU'larda uygulanacak gerilim, µV mertebesindeki çözünürlük ile, akım ise nA mertebesindeki çözünürlük ile belirlenebilmektedir. Tabi test ortamının da bu seviyelerdeki voltajlar ile çalışmaya uygun olması lazım. 100 KW lık bir asenkron motorun dibinde veya 10 kW lık bir UPS'in dibinde bu cihaza 1 µV ürettirmenin bir anlamı yok

SMU'daki elektronik yük, gene devreyi hiç değiştirmeden, hem pozitif hem negatif yönde bağlı bir yük gibi davranabilir. Sabit akım, sabit direnç, sabit güç gibi kriterler tanımlanabilir. Aynı güç kaynağı modundan olduğu gibi, çekilecek akım, direnç ve güç değerleri çok yüksek çözünürlük ve doğruluk ile belirlenebilmektedir.

SMU 'daki multimetre de aynı şekilde çok yüksek çözünürlük ve doğruluk ile çalışan, üst seviye SMU'larde 6.5 haneli multimetreler seviyesindedir. Ölçüm çözünürlüğü voltaj için nV'lar mertebesinde, akım için ise pA'ler mertebesindedir. Tipik ölçüm doğruluğu 100 ppm civarındadır.

Keysight B2900A

Keithley 2470

Yokogawa GS610

 

[taydin]

SMU'ların en yaygın kullanım şekli yarıiletkenlerin ve başka lineer olmayan komponentlerin karakteristik eğrilerinin çıkarılmasıdır. Örneğin bir transistörün baz akımına göre kollektör akım grafiğinin çıkarılması, zener diyotların ileri ve ters yöndeki voltajlarda davranışının çıkarılması.

Ama ne zaman belli voltaj veya akım girdilerine göre başka bir parametre ölçülmesi gerekiyorsa, ve yapılması gereken ölçüm sayısı da çok fazla ise, SMU'lar çok büyük kolaylıkla bu işin yapılabilmesini sağlıyor. Örneğin uygun bir script program hazırlayıp, bir SMU'yi izolasyon direnci ölçümünde kullanabiliriz.

Ben de Keithley'in 2450 cihazını alacağım. Benim kullanım amacım ADC ve DAC'ların performans analizi olacak, ama çok stabil ve yüksek çözünürlüklü böyle bir cihazın birçok farklı uygulama alanı olacaktır. Özellikle de eğitici deneyler yapma noktasında.

 

[taydin]

Bu cihazları kullanırken çok dikkatli olmak gerekiyor, çünkü SMU'lar, modele göre değişmekle beraber, çok yüksek voltajlar üretebilme kapasitesine sahiptir. Örneğin 2470, 1000V çıkış gerilimi üretebilmektedir.

Eğer SMU'yu voltaj kaynağı olarak yapılandırıp çıkış voltajını 1000V yaparsanız, çıkış terminallerine dokunduğunuz anda SMU vücuttan yüksek bir akım geçirebilecektir. Geçecek akım, SMU'nun gücüne bağlıdır. Örneğin Keithley 2470, 20W lık bir cihaz, dolayısıyla 1000V'ta 20 mA akım geçirebilecektir. Aynı şekilde, SMU'yi bir akım kaynağı olarak yapılandırırsanız ve akım değerini de 20 mA yaparsanız, sonra da çıkış terminallerine dokunursanız, SMU vücudunuzdan 20 mA akımı geçirebilmek için ne kadar voltaj vermesi gerekiyorsa verecektir. Bu amaçla da voltajı 1000V'a kadar yükseltebilecektir. Ama o voltaj değerinden çok daha önce 20 mA zaten geçmeye başlayacaktır.

Yani ya çok yüksek doğruluğa sahip bir 1000V ile çarpılacaksınız, yada çok yüksek doğruluğa sahip 20 mA lik bir akım ile çarpılacaksınız