小电流测量电路问题，求助

登录 · 发表于 2022-5-26 09:29

本帖最后由奔放大帝于 2022-5-26 09:31 编辑

图1
1.电路介绍（图1）
被测量对象：等效为电容与电阻并联C3//R3
实现方式：信号源施加方波，一个周期3s，高电平脉宽1.5s，幅值15V；R2为限流电阻，R1为采样电阻，D2、D3为箝位二极管。U1输出的信号为负值，通过U2反向放大后输出为正值。
Vout=Iin*R1*(R5/R2);（注：R2存在一定分压效果，当R3远大于R2，可忽略分压）
2.1问题1

                        图2

                        图3
见图2和图3，当D2和D3去掉的时候，将限流电阻R2设定为1k或者1000k，此时最终输出对应2.24V，符合Vcc/R3≈15nA

                           图4

                        图5
见图4和图5，将D2,D3二极管加上，限流电阻为1k时，输出电压正常，限流电阻为1000k时，输出电压偏小。
仿真出现该现象的原因是？仿真采用的是LTspice，源文件在附件中。
2.2问题2
搭建实物电路，电路参数C3和R3以IGBT的GE等效。
不论二极管是否添加，电路输出结果仅取决于限流电阻的取值，影响最终输出电压，电阻1k时有0.6V输出，电阻1000k时无输出电压。
问题是，电路本身是否错误？潜在的问题点是？

发表于 2022-5-26 09:37

@maychang 希望老师帮我指导一下，感谢！

发表于 2022-5-26 14:36

本帖最后由 tyw 于 2022-5-26 17:31 编辑

百度搜：1pA超微电流测试器
介绍得比较详细

本论坛就有
https://bbs.21ic.com/forum.php?mod=viewthread&tid=245474&highlight=1pA%E8%B6%85%E5%BE%AE%E7%94%B5%E6%B5%81%E6%B5%8B%E8%AF%95%E5%99%A8

登录 · 发表于 2022-5-27 09:49

本帖最后由 xch 于 2022-5-27 10:14 编辑

D2D3 不能看作开路。
常温25°二极管静态电阻 = 26mV/Isat ；Isat 相当于反向漏电流。如果是1uA ，两个二极管并联电阻13k。建议使用超低漏电的ESD 二极管

发表于 2022-5-27 10:27

xch 发表于 2022-5-27 09:49
D2D3 不能看作开路。
常温25°二极管静态电阻 = 26mV/Isat ；Isat 相当于反向漏电流。如果是1uA ，两个二极 ...

感谢指导！

发表于 2022-5-27 10:38

xch 发表于 2022-5-27 09:49
D2D3 不能看作开路。
常温25°二极管静态电阻 = 26mV/Isat ；Isat 相当于反向漏电流。如果是1uA ，两个二极 ...

您好，在咨询下：1.规格书的漏电流是在二极管额定电压等级下测出，未看到电压与漏电流的在25℃下的曲线，是否有经验值？比如额定1000V二极管对应Ir=1uA，那么200V下对应的Ir是？2.当二极管正向施加电压未达到导通压接时，此时二极管处于死区，是否有正向漏电流的说法或者概念？
谢谢！

发表于 2022-5-27 11:19

奔放大帝发表于 2022-5-27 10:38
您好，在咨询下：1.规格书的漏电流是在二极管额定电压等级下测出，未看到电压与漏电流的在25℃下的曲线， ...

二极管未击穿前电流与两端电压关系 Id = Isat*(e^qV/kt-1);k=1.38e-23 J/K; q= 1.6e-19C,k =K氏温度。
25℃ 时 Id = Isat*(e^V/26mV-1);

发表于 2022-5-27 11:32

奔放大帝发表于 2022-5-27 10:38
您好，在咨询下：1.规格书的漏电流是在二极管额定电压等级下测出，未看到电压与漏电流的在25℃下的曲线， ...

2, 所谓二极管导通电压概念是民科说法，胡扯蛋。

V->0 时二极管电阻使用微分欧姆定律算法： R = ΔV/ΔI = 1/(ΔI/ΔV) = 1/ (Isat *q/kt) ;

25℃时，R = 25.7mV/Isat；

二极管反向偏置时，V << -26mV , Id 约等于 Isat *( 0 - 1)，为 -Isat .
所以 Isat 就算是反向偏置漏电流。

发表于 2022-5-27 11:41

二极管D2、D3、运放U1输入阻抗都是温度函数相比被测对象1G欧变化太大，无法测量稳定电流。楼主电路不好。至少需要改进：（1）取消D2、D3二极管；（2）运放OP07改为高输入阻抗、低温漂运放比如OP2277；（3）反向放大器改为同相放大器。提高输入阻抗。

楼主电路好像做高阻电导测试仪表。

发表于 2022-5-27 15:55

xch 发表于 2022-5-27 11:32
2, 所谓二极管导通电压概念是民科说法，胡扯蛋。

V->0 时二极管电阻使用微分欧姆定律算法： R = ΔV/ΔI ...

学习了！谢谢大佬！

发表于 2022-5-27 15:56

xmar 发表于 2022-5-27 11:41
二极管D2、D3、运放U1输入阻抗都是温度函数相比被测对象1G欧变化太大，无法测量稳定电流。楼主电路不好。至 ...

谢谢指导！
备注：不是做仪表测量的，很虚。

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