Sourcemètres R&S NGU201 et NGU401 de Rohde & Schwarz

Qu’est-ce qu’un sourcemètre ou une unité de source et de mesure ?



  • Un sourcemètre est un instrument électronique capable de générer des courants et des tensions et de simultanément les mesurer avec un précision élevée.
  • Un sourcemètre est également appelé unité de source et de mesure ou SMU en anglais pour Source Measure Unit.
  • Un SMU réunit dans le même appareil une alimentation en courant continu (DC) de précision, une source de courant, un multimètre numérique et une charge électronique. Il peut également intégrer un générateur d’impulsions. L’ensemble des ces fonctions intégrées dans un même boîtier sont étroitement synchronisées.

 
Un sourcemètre peut forcer une tension ou un courant à une valeur déterminée et réaliser simultanément des mesures précises de tension et/ou un courant. Cet instrument est utilisé pour des applications exigeantes en termes de précision telles que la caractérisation de courant-tension (I-V) de circuits semi-conducteurs à base de carbure de silicium (SiC) et de nitrure de gallium (GaN), de batteries, de cellules photovoltaïques, de LED, de convertisseurs DC-DC, de circuits MOSFET de puissance, de systèmes d’éclairage, et autres composants non linéaires.
 

Caractérisation de courant-tension (I-V) avec le logiciel Keithley IVy.
L’application logicielle Keithley IVy permet d’effectuer une caractérisation de courant-tension (I-V), de visualiser et de partager les résultats sans programmation. Elle est compatible avec les unités de source et de mesure de la gamme 2600B SourceMeter de Keithley.

Fonctionnement quatre quadrants

Un sourcemètre à quatre quadrants peut délivrer et recevoir de l’énergie. Il peut donc générer ou absorber du courant quelque soit la tension, positive ou négative. Il peut fonctionner en mode source ou en mode charge active automatiquement sur 4 quadrants.
 
Fonctionnement 4 quadrants d'un sourcemètre (SMU).
Comme le montre la figure ci-dessus, une alimentation électrique typique ne peut fournir que de la tension ou du courant. En d’autres termes, elle ne permet qu’un fonctionnement à deux quadrants (dans les quadrants I et III), mais un sourcemètre (SMU) peut fonctionner sur quatre quadrants parce qu’il est capable de fournir et de dissiper de l’énergie, en agissant à la fois comme source d’alimentation et comme charge électronique. Par son fonctionnement en source ou en puits (sink), il peut mesurer simultanément la tension, le courant et la résistance.

Keithley SMU 2461
Le sourcemètre 2461 de Keithley peut générer un courant pulsé de 10 A/1000 W et un courant continu DC de 7 A/100 W.

  •  Keithley Instruments, dont Tektronix a fait l’acquisition fin 2010, est l’un des grands spécialistes de ce type d’instruments. Ses sourcemètres de la série 2400 sont dotés d’un écran tactile de cinq pouces. Ils peuvent alimenter et mesurer simultanément un courant de 10 fA à 10 A en mode pulsé et/ou une tension de 100 nV à 1100 V (pour une puissance maximale de 1000 W en mode impulsionnel et 100 W en mode DC). Ces instruments mesurent des tensions DC avec un précision pouvant atteindre 0,012 % avec une résolution de 6,5 digits.
  •  Rohde & Schwarz s’est invité le 16 février 2021 sur le marché des unités de source et de mesure avec le lancement des sourcemètres R&S NGU201 à deux quadrants et R&S NGU401 à quatre quadrants. Ces sourcemètres couvrent six gammes de courant allant de 10 µA (avec une résolution de 100 pA) à 10 A (avec une résolution de 10 µA). Ils offrent une précision allant jusqu’à 0,025 % sur toutes les gammes de courant. La tension est mesurée avec une résolution de 10 µV dans la plage de 20 V et de 1 µV dans la plage de 6 V.
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Module SMU au format PXI de la série GX3104 de Marvin Test Solutions.
Marvin Test Solutions propose une unité SMU GX3104 de quatre canaux au format PXI.
  •  Il existe également des sourcemètres intégrés dans des cartes au format PXI telles que le module GX3104 proposé par Marvin Test Solutions. Le GX3104 est un module au format PXI 3U capable de forcer et détecter simultanément la tension et le courant sur une plage de ±20 V et jusqu’à ± 1 A (canal 1) alors que les canaux 2 à 4 peuvent chacun délivrer des courants jusqu’à 500 mA. Le module peut fournir un courant de sortie total de 1A. Les quatre canaux sont isolés électriquement de l’alimentation PXI et partagent une masse commune isolée.