Nell’ambito della progettazione e realizzazione di dispositivi elettronici è fondamentale caratterizzare elettricamente i circuiti ed i componenti elettronici che li compongono oltre che analizzare i materiali utilizzati per realizzare determinati componenti.
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Analizzatori per determinare l'impendenza elettrica
Gli analizzatori di impedenza sono strumenti di misura utilizzati per questo scopo ovvero sono in grado di caratterizzare i componenti e testarne i materiali determinando la loro impedenza elettrica complessa al variare della frequenza operativa. In particolare consentono di misurare parametri quali: resistenza (DC, parallelo e serie), induttanza equivalente serie/parallelo, capacità equivalente serie/parallelo, angolo di perdita (tanδ), fattore di qualità Q, conduttanza, suscettanza e così via.
Caratterizzazione dei dispositivi tramite analizzatori
Sul mercato sono presenti diversi modelli di analizzatore d’impedenza che, in combinazione con determinati accessori (test fixture e probe), si differenziano in funzione del campo applicativo in cui vengono utilizzati e quindi in funzione della tipologia di dispositivo che si intende caratterizzare.
Ad esempio, l’analizzatore di spettro Hioki IM3570 è pensato per caratterizzare quei componenti che richiedono la misura di basse resistenze di serie equivalenti (ESR), potrebbe quindi essere utile a chi si occupa di produrre e commercializzare condensatori polimerici conduttivi: tali capacitori infatti, hanno una ridotta ESR rispetto ai classici condensatori elettrolitici in alluminio, oltre ad essere caratterizzati da una maggiore stabilità rispetto alle variazioni di temperatura. Le condizioni di misura di questi capacitori sono definite dallo standard IEC 60384-25-1 che include la misura dell’ESR e dell’angolo di perdita tanδ.
Un discorso analogo vale per i condensatori al tantalio, il tantalio infatti è utilizzato come anodo del dispositivo comportando uno strato di dielettrico molto sottile oltre che una ESR molto bassa.
Test dei dispositivi Piezoelettrici
L’IM3570 è utilizzato anche per testare le caratteristiche di risonanza dei dispositivi piezoelettrici, grazie allo sweep in frequenza che consente di individuare la frequenza di risonanza e misurarne l’impedenza oltre che alla funzione comparatore di picco tramite la quale è possibile facilmente determinare se il componente è difettoso. I dispositivi piezoelettrici sono utilizzati in diverse applicazioni come ad esempio nella produzione di sensori o di filtri elettronici.
Una ulteriore possibile applicazione è la caratterizzazione di induttori (trasformatori e bobine) grazie alla possibilità di misurare continuamente parametri quali la resistenza DC (DCR), l’induttanza L e il fattore di qualità Q del componente.
Caratterizzazione componenti elettrochimici
La caratterizzazione di componenti e materiali elettrochimici è un altro campo applicativo molto diffuso, utile principalmente per le aziende che producono e commercializzano batterie e celle a combustibile. Lo Hioki IM3590 consente la misura dell’impedenza elettrochimica offrendo specifiche funzionalità come il grafico Cole-Cole utile per determinare e quindi analizzare il circuito elettrochimico equivalente consentendo la valutazione della resistenza elettrica della soluzione, della resistenza al trasferimento di carica e della capacità a doppio strato del componente/materiale elettrochimico.
Caratterizzazione SMD
Gli analizzatori d’impedenza possono essere utilizzati per caratterizzare gli SMD (Surface Mounting Device) ovvero quei componenti che vengono montati sulla superfice dei circuiti. Per testare correttamente questi componenti c’è la necessità di dotare l’analizzatore di apposite fixture di prova che permettano una corretta connessione e quindi una caratterizzazione precisa del dispositivo sotto test. Si noti inoltre che alcune tipologie di SMD sono spesso utilizzate in circuiti di potenza con frequenze di commutazione superiori a 1MHz, nasce quindi la necessità di testare le loro caratteristiche a frequenze superiori i 10MHz.
Hioki propone la serie di analizzatori IM7580 i cui modelli si differenziano principalmente per l’ampio range di frequenza (fino a 3GHz), oltre che per l’elevata velocità di prova (0,5ms) e una ripetibilità dello 0,07%. La scelta del modello e degli accessori sarà chiaramente legata al tipo di componente che si vuole testare.
Tra le varie fixture di prova disponibili sul mercato una menzione particolare per la novità di Hioki, ovvero il modello IM9202 che permette, in combinazione con l’IM7580, di testare componenti elettronici di varia forma e dimensione ad elevate frequenze (DC-600MHz).
Le caratteristiche principali dell’IM9202 sono:
- Semplificazione della procedura di test
- Misurazioni ripetibili, affidabili ed a elevata precisione
- Supporto di componenti SMD di forma irregolare così come componenti saldati assiali e radiali, compresi condensatori a film e tag RFID (Radio Frequency IDentification) e NFC (Near Field Communication).
- Capacità di testare SMD da 1,6mm a 23mm di lunghezza, così come componenti radiali con distanze fino a 26mm tra i reofori.
I campi applicativi dell’IM9202 comprendono la ricerca e lo sviluppo di componenti di grande formato o di forma irregolare utilizzati in circuiti ad elevata potenza e ad alte frequenze, così come di componenti e antenne per circuiti RFID e NFC.
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