Keithley 6514 Electrometer

Le Keithley 6514 Electrometer associe une grande flexibilité d’interfaçage à des performances exceptionnelles en mesure de courant et de charge, offrant une résolution et une rapidité égales ou supérieures à celles des électromètres précédents.

Doté d’interfaces intégrées IEEE-488, RS-232 et E/S numériques, le Model 6514 facilite la mise en œuvre de systèmes de test automatisés à haute vitesse dédiés aux mesures de très faibles signaux.

Cet instrument 5½ digits est spécialement conçu pour les applications nécessitant des mesures rapides et précises de faibles courants, de tensions issues de sources à haute résistance, de charges électriques et de résistances élevées.

Il offre des performances de mesure remarquables à un coût compétitif. Proposé à un prix comparable à celui de nombreux multimètres numériques haut de gamme, le Model 6514 se distingue par une sensibilité en courant nettement supérieure et une tension de charge extrêmement faible — jusqu’à 20 μV — dépassant les capacités de nombreux autres instruments.

Performance R&D Accessible

Le Model 6514 apporte la flexibilité, la sensibilité et la rapidité indispensables à un large éventail d’applications en recherche et développement. Comparé aux générations précédentes d’électromètres, il permet d’obtenir des données plus fiables en un temps réduit.

Applications typiques :

• Mesure de courants issus de photodétecteurs et autres capteurs
• Expériences sur faisceaux et particules
• Mesure de résistances à l’aide de la source de courant intégrée
• Tests de résistance et de courants de fuite sur interrupteurs, relais et composants

Utilisé par les chercheurs en physique, optique et science des matériaux, le Model 6514 constitue également une alternative économique aux multimètres numériques haut de gamme pour les applications de mesure de faibles courants.

S’inscrivant dans la continuité des électromètres Keithley reconnus pour leur fiabilité, le Model 6514 intègre une source de courant constante facilitant les mesures de résistance et améliorant l’efficacité des procédures de test.

Mesure du courant d’obscurité

Lors de la mesure du courant d’obscurité (voir Figure 1) d’un dispositif tel qu’une photodiode, l’ampèremètre détecte la somme de deux courants distincts.

Le premier correspond au courant d’obscurité (ID), généré par le détecteur en l’absence de lumière incidente — il s’agit du signal recherché.
Le second est le courant de fuite (IL), provoqué par la tension de charge (VBURDEN) présente aux bornes d’entrée de l’ampèremètre.

Dans une configuration d’ampèremètre à rétroaction, la principale source de tension de charge est la tension d’offset de l’amplificateur. Cette tension engendre un courant d’erreur défini par :

IL = VBURDEN / RL

Sans technique de compensation, ce courant de fuite affecte directement la précision de la mesure.

La Figure 2 montre comment le Keithley 6514 Electrometer utilise la fonction CAL VOFFSET pour réduire la tension de charge à quelques microvolts seulement, soit au niveau du bruit de tension de l’instrument. La mesure obtenue correspond ainsi uniquement au véritable courant d’obscurité (ID) de la photodiode.

De la même manière, les courants d’offset peuvent également être compensés. Les électromètres de génération précédente utilisaient une correction numérique interne, mais la tension de charge restait physiquement présente, de sorte que le courant mesuré incluait toujours le terme d’erreur IL = VBURDEN / RL.

Tension de charge et erreur de mesure

Les électromètres permettent d’effectuer des mesures de courant avec une tension aux bornes nettement plus faible que celle obtenue avec un multimètre numérique (DMM).

Comme illustré en Figure 3, les DMM mesurent le courant à l’aide d’une résistance shunt qui génère une chute de tension dans le circuit d’entrée — généralement jusqu’à 200 mV en pleine échelle. Cette tension de charge d’environ 200 mV peut réduire le courant mesuré et introduire des erreurs significatives, en particulier lors de la mesure de faibles courants.

Les électromètres limitent cet effet grâce à une configuration d’ampèremètre à rétroaction (Figure 1). Le Model 6514 va plus loin en annulant la tension d’offset résiduelle afin d’abaisser la tension aux bornes au niveau du bruit de tension (Figure 2).

Les signaux d’erreur résiduels deviennent ainsi négligeables par rapport aux erreurs généralement rencontrées lors de mesures de courant réalisées avec un DMM.