Nanoamperområdet

Nanoamperområdet avser elektriska strömmar i storleksordningen nanoampere (nA), det vill säga ungefär 10^-9 ampere. Begreppet används inom elektronik och sensorik för att beskriva mycket små strömmar som uppstår i känsliga kretsar, mätinstrument och olika typer av sensorer där läckströmmar och signalströmmar ligger i nA-skalan.

Orsakerna till strömmar i nanoampere-området inkluderar ingångsbiasströmmar i förstärkare, läckströmmar i isolerade kretsar och kontakter samt strömmar som uppkommer i biologiska eller elektrokemiska sensorer. I praktiken används nanoamperområdet när man behöver mätbar signal vid mycket låg ström eller när man designar mycket lågströmskretsar.

Mätning och instrumentering: För att mäta nanoampere-nivåer används instrument såsom picoammeters eller elektrometrar samt transimpedansförstärkare (TIA) med hög transimpedans. Viktiga tekniker inkluderar skärmning, guardringar och lågbrusdesign. En vanlig relation är att en ström på 1 nA genom en transimpedansförstärkare med motståndet Rf ger utgångsspänningen Vout = -Iin × Rf.

Användningsområden: Biosensorer och elektrochemiska sensorer genererar ofta strömmar i nanoamper-området vid aktivitet, fotodetektorer vid svagt ljus kan producera signaler i nA-området, och vissa nanoelektronik- eller low-power-kretsar kräver mycket låg strömförbrukning där nanoamper är relevanta.

Design och utmaningar: Små strömmar gör att bias-, leakage- och brusströmmar blir avgörande, vilket kräver komponenter med mycket låga ingångsbiasströmmar, noggrant jordade och skärmade konstruktioner samt användning av guardringar och lämpliga mätdetaljer. Temperaturdrift och miljöförhållanden påverkar också mätningarna i nanoamperområdet.