Die miniSMU MS01 bietet dank ihrer verschiedenen Betriebsmodi vielseitige Messmöglichkeiten. Dieser Abschnitt erklärt, wie Sie die beiden wichtigsten Messmodi einstellen und nutzen: „Force Voltage, Measure Current“ (FVMI; Spannung vorgeben, Strom messen) und „Force Current, Measure Voltage“ (FIMV; Strom vorgeben, Spannung messen).

Die Messmodi im Überblick

Bevor Sie einen Messmodus wählen, sollten Sie die Unterschiede zwischen den Modi kennen:

Modus „Force Voltage, Measure Current“ (FVMI)

Im FVMI-Modus arbeitet die miniSMU MS01 als Spannungsquelle:

• Die Spannung über dem Prüfling wird auf dem eingestellten Wert gehalten
• Die miniSMU passt ihren Ausgangsstrom nach Bedarf an, um diese Spannung zu halten
• Die angelegte Spannung und der durch den Prüfling fließende Strom werden gemessen und zurückgegeben

Wann Sie den FVMI-Modus verwenden

Der FVMI-Modus ist ideal für:

• Charakterisierung von Widerständen: Eine bekannte Spannung anlegen und den Strom messen, um den Widerstand zu berechnen
• Prüfung von Dioden: I-V-Kennlinien aufnehmen, indem die Spannung durchgefahren und der Strom gemessen wird
• Prüfung von Solarzellen: Sperrspannungen anlegen und Leckströme messen
• Charakterisierung von LEDs: Die Spannung präzise steuern und die Stromaufnahme beobachten
• Prüfung von Transistoren: Bestimmte Gate-Source-Spannungen anlegen und den Drainstrom messen

Um den FVMI-Modus an einem bestimmten Kanal zu aktivieren, verwenden Sie den Befehl SOURx:FVMI ENA. Dabei steht x für die Kanalnummer (1 oder 2):

SOURx:FVMI ENA

Beispiel:

SOUR1:FVMI ENA

Damit wird der FVMI-Modus an Kanal 1 aktiviert.

Vollständiges Konfigurationsbeispiel für FVMI:

SOUR1:VOLT 3.3        # Set channel 1 to output 3.3V
SOUR1:CURR:PROT 0.02  # Limit current to 20mA for protection
SOUR1:FVMI ENA        # Enable FVMI mode
OUTP1 ON              # Enable the output
MEAS1:CURR?           # Measure the resulting current

Modus „Force Current, Measure Voltage“ (FIMV)

Im FIMV-Modus arbeitet die miniSMU MS01 als Stromquelle:

• Der Strom durch den Prüfling wird auf dem eingestellten Wert gehalten
• Die miniSMU passt ihre Ausgangsspannung nach Bedarf an, um diesen Strom zu halten
• Die Spannung über dem Prüfling und der durch den Prüfling fließende Strom werden gemessen und zurückgegeben

Wann Sie den FIMV-Modus verwenden

Der FIMV-Modus ist ideal für:

• Prüfung von Batterien: Einen bestimmten Lade- bzw. Entladestrom einprägen und den Spannungsverlauf messen
• Niederohmige Messungen: Einen bekannten Strom einprägen und den kleinen Spannungsabfall messen
• Charakterisierung von Temperatursensoren: Einen konstanten Strom durch Widerstandsthermometer (RTDs) oder Thermistoren treiben
• Helligkeitssteuerung von LEDs: Den LED-Strom präzise steuern, um eine gleichbleibende Helligkeit zu erzielen
• Stromgesteuerte Bauelemente: Bauteile prüfen, die über einen Strom betrieben werden müssen

Um den FIMV-Modus an einem bestimmten Kanal zu aktivieren, verwenden Sie den Befehl SOURx:FIMV ENA:

SOURx:FIMV ENA

Beispiel:

SOUR2:FIMV ENA

Damit wird der FIMV-Modus an Kanal 2 aktiviert.

Vollständiges Konfigurationsbeispiel für FIMV:

SOUR2:CURR 0.01       # Set channel 2 to output 10mA
SOUR2:VOLT:PROT 5     # Limit voltage to 5V for protection
SOUR2:FIMV ENA        # Enable FIMV mode
OUTP2 ON              # Enable the output
MEAS2:VOLT?           # Measure the resulting voltage

Hinweise zu den einzelnen Modi

Hinweise zum FVMI-Modus

• Verhalten im Leerlauf: Im FVMI-Modus ist der gemessene Strom bei offenem Stromkreis sehr nahe null
• Kurzschlussgefahr: Seien Sie im FVMI-Modus besonders vorsichtig, wenn ein Kurzschluss möglich ist, da der Strom dann schnell ansteigen kann
• Strombegrenzung: Stellen Sie immer passende Stromgrenzen ein, bevor Sie den Ausgang aktivieren
• Anzeige bei Erreichen der Compliance-Grenze: Wird die Stromgrenze erreicht, leuchtet die LED des Kanals rot

Hinweise zum FIMV-Modus

• Verhalten im Leerlauf: Im FIMV-Modus erhöht die miniSMU bei offenem Stromkreis die Spannung, bis die Schutzgrenze erreicht ist
• Quellen nahe 0 V: Der FIMV-Modus eignet sich hervorragend zur Prüfung von Bauelementen, die nahe 0 V arbeiten (z. B. Superkondensatoren, manche Batterietypen)
• Spannungsbegrenzung: Stellen Sie immer passende Spannungsgrenzen ein, bevor Sie den Ausgang aktivieren
• Anzeige bei Erreichen der Compliance-Grenze: Wird die Spannungsgrenze erreicht, leuchtet die LED des Kanals rot

Modus für die 4-Leiter-Kelvin-Messung

Die 4-Leiter-Messung (Kelvin-Messung) schaltet den Einfluss von Leitungs- und Kontaktwiderständen auf Ihre Messungen aus, indem sie getrennte Leitungen zum Einprägen (Force) und zum Messen (Sense) verwendet.

Funktionsweise

Im 4-Leiter-Modus:

• arbeitet Kanal 1 als Force-Kanal (Quelle)
• arbeitet Kanal 2 als hochohmiger Sense-Kanal
• wird die Spannung an den Sense-Anschlüssen gemessen, sodass ein Spannungsabfall in den Force-Leitungen nicht in die Messung eingeht

Wann Sie den 4-Leiter-Modus verwenden

Der 4-Leiter-Modus ist ideal für:

• Niederohmige Messungen, bei denen der Leitungswiderstand die Genauigkeit deutlich beeinflusst
• Hochpräzise Spannungsmessungen an Bauelementen mit Kontaktwiderstand
• Messungen des Innenwiderstands von Batterien
• Prüfung von Steckverbinder- und Kontaktwiderständen

4-Leiter-Modus aktivieren

In der miniSMU-App (ab v1.1.0): Öffnen Sie Settings > About und aktivieren Sie den Schalter „4-Wire Mode“ (nur sichtbar, wenn ein Gerät verbunden ist).

Über die Python-Bibliothek (ab v0.3.0):

smu.enable_fourwire_mode()   # Enable 4-wire mode
smu.disable_fourwire_mode()  # Disable 4-wire mode
status = smu.get_fourwire_mode()  # Query current state

Über SCPI-Befehle:

SYST:4WIR ENA    # Enable 4-wire mode
SYST:4WIR DIS    # Disable 4-wire mode
SYST:4WIR?       # Query 4-wire mode status

Wichtige Hinweise

• Ist der 4-Leiter-Modus aktiv, kann Kanal 2 nicht unabhängig verwendet werden
• Im 4-Leiter-Modus steuert OUTP1 ON/OFF beide Kanäle gemeinsam
• Der 4-Leiter-Modus kann nicht aktiviert werden, solange ein Streaming oder Sweep läuft
• In der miniSMU-App sind die Bedienelemente von Kanal 2 dann deaktiviert; ein Tooltip erklärt den Grund