输入电压，测量电流，获取数据

使用Ossila源测量单元简化和加速数据收集

概述

控制仪器的能力是实验科学家和工程师的关键技能。我们设计了Ossila源测量单元，这样无论你的技能水平如何，你都可以拥有价格经济、性能可靠的仪器。今天使用这种多功能、高性能和低成本的测量设备来加速您的数据收集吧。

源测量单元包含两个测量电流的电压源表和两个测量电压的电压表。有了它，你可以测量各种研究设备，包括光伏，LED和OLED，晶体管等等。此产品免费保修2年。

什么是源测量单元?

源测量单元(也称为SMU或源表)的基本工作原理非常简单——它输出电压并测量流过的电流。在这方面，它就像一个台式电源。然而，它是可编程的，允许用户在一个特定范围扫描电压。它也比常规电源更精确。

主要特征

Ossila源测量单元具有双源测量和电压表通道，可能是我们迄今为止通用的设备。

五个电流范围
五个独立的电流范围可供选择，以满足您的实验需要。

灵活可拓展的通信
通过USB连接源测量单元或通过以太网连接同时使用几个单元。

用户界面友好的PC软件
没有编程经验要求!内置的PC软件带有预设模式，让您可以执行简单的测量。

便携式数据输出
所有的测试数据可以保存为csv格式，方便您用喜欢的软件包进行数据分析。

软件控制的电流范围
为了安全和方便，电流范围开关可以使用包含的PC软件控制-不需要手动调整。

广泛的语言兼容性
兼容所有通用的编程语言(LabVIEW, Matlab, C, Java, Fortran, Python, Perl等)。 

Adam Surmiak, 太阳能转换激子系统博士研究生
莫纳什大学, 澳大利亚

Ossila源测量单元占地面积小，非常适合空间有限的繁忙的实验室使用

应用

Ossila源测量单元是为研究下一代电子设备的科学家和工程师设计的。从碳纳米管和量子阱异质结构到生物膜和生物传感器，要了解大量材料和设备是如何导电的，就需要一个源测量单元.

您可以使用X200源测量单元了解直流或低频电压范围从- 10V到+ 10V的任何设备的电气特性，记录电流从10纳米安培(nA)到150毫安(mA)。

标准配置包括什么

Ossila源测量单元包含的标准配置是:

· Ossila源测量单元

· 24 V / 2 A DC电源转换器

· USB-B 电线

· 用户手册和QC数据

· USB 驱动程序和前面板软件安装程序

背景

源测量单元输出一个可控电压并测量流过的电流。作为生产和质量控制过程的一部分，许多日常物品都要使用源测量单元进行测试。如果你用LED照亮你的家或在你的屋顶上装有太阳能板，所有这些质量控制过程中都将用到源测量单元。

SMUs vs. 台式电源

源测量单元(SMUs) 从基本工作原理上讲类似于台式电源，但SMUs精确的数量级更高，是完全可编程的，并允许用户在特定范围扫描电压。

对于台式电源，你通常使用一个表盘来选择你想要产生的电压，然后看一下显示器来读出多少电流流过你的电路。通常，一个台式电源输出电压范围从0到12或24伏，并测量电流到z近的毫安(千分之一安培)左右。当测量电机、灯泡或大功率设备使用的电流时，这是非常棒的。然而，如果你想进行精确的科学测量，那么一毫安实际上是一个巨大的电流量-通常需要有微安(百万分之一安培)或纳米安培(十亿分之一安培)的精度来表征许多电子设备。

源测量单元与万用表有什么不同?

将源测量单元的功能与普通万用表分开是很重要的;两者都很有用，但用途不同。标准的万用表可以测量电压，也可以测量电流，但不能同时测量电压和电流。它也不输出电压。一个好的手持式万用表能够测量电压的精度为几百微伏，电流的精度为微安左右-比一个台式电源要好得多。因此，您也可以通过使用一个台式电源输出电压/电流和两个良好质量的万用表（一个测量电压，另一个测量电流），来建立一个中等精度的源测量单元。然而，这样的源测量单元不支持编程，也不能非常容易地测量负电压(这两者对许多应用都很重要)。

为什么有一个可编程源测量单元是重要的?

对于某些应用来说，使用可编程仪器可能并不重要——您可能只想读取一次或少量的值。然而，在许多情况下，您可能希望收集大量数据，以便绘制图表或度量随时间变化的性能，或将多个设备连接在一起。 然而，手动操作是耗时且困难的。还有很多不同的实验需要自动收集数据以获得更快或更精确的测量，或者在较长的时间尺度(数月甚至数年)进行测量。在这里，您肯定需要一台计算机来收集数据并将其导出到电子表格或数据库中进行分析。

为什么负电压很重要?

并不是所有的实验都需要负电压－在某些情况下，你可以避免这种情况。然而，许多不同类型的器件在施加正或负电压时工作方式是不同的。为了充分理解这种设备是如何工作的，我们需要能够改变施加电压的正负。

以一个二极管为例，这个器件只允许电流以一个方向通过。为了评估一个二极管是否工作，我们需要看看它是否能在两个方向通过电流。我们有两种方法可以做到这一点。我们可以在一个方向上测量二极管，然后手动将其翻转并在另一个方向上测量，然后将数据集“缝合”在一起。然而，更简单的是，当我们施加正电压或负电压时，我们只测量电流。事实上，这种技术非常有用，它被用于描述许多类型的具有类似二极管行为的器件——太阳能电池和发光二极管等。

用源测量单元测量太阳能电池

能有效演示源测量单元用处的一个应用是新太阳能电池的测量。研究人员通常会表征小规模测试设备的性能，而不是建立一个完整的全规模电池。这些设备太小，无法产生任何可用的电力，但却足以决定设计的效率。

太阳能电池的效率可以通过在电池的面积上照射已知数量的光能，并计算单位面积产生的电能来确定。因为功率就是电压乘以电流，所以起点就是测量施加的电压和单位面积产生的电流。

当太阳能电池被照亮时，我们可以简单地将万用表放在太阳能电池的两端来测量产生的电压。同样，我们也可以用万用表测量电流;如果我们把它除以太阳能电池的面积，就得到电流密度

然而，如果你用电压乘以电流(或电流密度)，那么这只会告诉我们，如果我们有一个完美的设备，我们可以产生多少功率(或单位面积功率)。这样做的原因是一个好的电压表有一个非常高的(接近无穷大的)内阻，当我们测量电压本身时，没有电流流动，因此没有功率产生。 类似地，一个好的安培计的内阻接近于零，所以当我们把万用表放在两端测量电流时，我们就是在测试短路的设备。

对于任何实际的(真实的)太阳能电池，它输出的电压取决于产生了多少电流。源测量单元能够改变电压并测量电流的变化。

下图显示了钙钛矿太阳能电池原型的典型JV曲线。在JV中，J代表电流密度，V代表电压。JV曲线告诉我们电压和电流是如何相互影响的，并允许我们计算太阳能电池产生的实际功率。

典型的钙钛矿太阳能电池的JV曲线

如果我们用电压乘以电流密度，我们就得到了太阳能电池产生的功率密度，如下图所示。图中的峰值是产生最大功率的点(即所谓的最大功率点)。

钙钛矿太阳能电池产生的功率密度

在上面的图表中，我们也测量了负压(所谓反向偏置)的太阳能电池。这告诉我们设备不会在反向偏置下崩溃，这是设备质量好的标志。

其次，它告诉我们是否有多余的可用电流我们没有很好地利用，因为通过施加一个负电压，我们可以有效地“吸”出设备中本来不会被提取的电荷。虽然这些“被吸”的电荷不能用来发电，但它们让我们了解了一些光电流损耗机制。

测量JV曲线是太阳能电池开发和优化的重要工具之一。同样地，采用IV和JV曲线对于理解包括LED和OLED、晶体管、传感器等多种设备类型非常重要。

技术规格

源测量单元由位于一块板上的四个仪器组成-两个SMU(电压源，电流检测)和两个精密电压检测通道。还有一个通用快门/触发器，使它能够控制(或被控制)其他仪器。

Ossila源测量单元的前面板，突出SMU和Vsense渠道

源测量单元 (SMU 1 & SMU 2)

SMUs输出一个电压，然后测量电压和电流值。输出电压总是在BNC输出上测量，而不是假定它是设置电压。这是为了考虑任何负载的影响，例如，输出短路，或低阻抗导致电压的小降。每个源测量单元都有多个电流量程，可以精确测量大电流和小电流。

电压源规格

电压测量规格

电流测量规格

精密电压表规格(Vsense 1和Vsense 2)

该电压表的设计用于准确地感知小电压，同时也有一个宽动态范围(±10 V)。

快门/触发器

快门/触发器既可以用作输入也可以用作输出。它可用于向其他仪器发送触发信号，或配置为等待其他仪器的触发。此BNC的电压等级为5V -任何更高的电压都可能导致端口损坏。

编程语言

X200的设计用户界面友好，可以兼容几乎所有的编程语言(至少是支持串行com或以太网的编程语言，几乎是所有常用的编程语言)。可用于与之接口的通用语言是：

· Python

· LabVIEW™

· MATLAB

· Java

· VB

· Fortran

· C / C++

· Perl

物理规格

源测量单元(X200)后面板

软件

Ossila源测量单元有一个软件前面板，使您能够尽快开始测量。通过该程序界面，您可以独立控制每个SMU和Vsense通道，可以执行许多常见的电子测量。

Ossila源测量单元前面板PC软件

主要特征

控制两个SMU通道

使用两个独立的SMU通道(电压源、电流检测)设置电压和测量电流

快速测量电压

用两个Vsense通道精确测量小电压

容易设置采样率

通过该接口设置smu和Vsense通道的OSR采样率

使用可移植的数据格式

将数据保存为便携式电子表格(.csv)文件或文本(.txt)文件，以便使用您喜欢的软件包进行分析

其它软件

我们还拥有使用Ossila源测量单元执行特定测量的软件。这些可以从我们的软件和驱动程序页面免费下载。当前可用的测量有:

· I-V curves I-V特性曲线

· 太阳能电池特性和寿命

· 四点探针薄层电阻

软件要求

应用

Ossila源测量单元可能是我们通用的设备。它的应用范围很广;大多数需要直流(或低频)范围(每通道±10 V到±150 mA)电特性的实验室级设备都可以用SMU测量。

我们使用X200 SMU开发了测量片电阻(四点探针)、IV曲线和OLED寿命(OLED寿命系统和太阳能电池IV测试系统)和循环伏安测量(Ossila电位器)的系统。

有关完整的“即开即用”测量相关信息，请参阅我们的测试和测量页面相关内容。有关如何编程源测量单元的指导，请参阅我们的入门页面。要使用Python编程，请参阅我们的科学Python教程。

                                                             Ossila源测量单元为LED供电