femtofarad

Un femtofarad (fF) est un billiardème de farad, soit 10-15 farads. Il mesure la capacité électrique, c'est-à-dire la capacité d'un système à stocker une charge électrique. Alors que le farad lui-même est énorme pour les travaux pratiques, le femtofarad n'entre dans le monde réel que dans la métrologie de précision, où les ingénieurs mesurent la capacité parasite dans les circuits haute fréquence, les bancs de calibration de capteurs et les montages de test. À cette échelle, la capacité provient de la géométrie des conducteurs séparés par de l'air ou un matériau diélectrique, généralement sur des distances mesurées en millimètres ou moins.

La capacité est inversement proportionnelle à la distance et directement proportionnelle à la surface des surfaces conductrices. Un condensateur à plaques parallèles avec des plaques de 1 cm2 séparées par 1 mm d'air contient environ 0,9 picofarads; réduisez cet entrefer ou cette surface conductrice d'un facteur 1000, et vous entrez dans la gamme des femtofarads. Dans les équipements de test microélectroniques, le couplage trace-à-trace et la capacité parasite des sondes se situent couramment dans la bande femtofarad à picofarad. La mesure de si petites valeurs nécessite des montages blindés, une mise à la terre soignée et des instruments avec une impédance d'entrée de l'ordre du téraohm ou plus.

Où les femtofarads sont importants en pratique

Les analyseurs d'impédance de précision et les ponts LCR capables de mesurer en dessous de 1 pF rapportent généralement des valeurs de l'ordre du femtofarad comme capacité résiduelle ou de montage qui doit être annulée avant de mesurer un dispositif sous test. La calibration des sondes haute fréquence, en particulier pour les mesures de paramètres S et l'analyse de réseau, implique souvent la caractérisation et la suppression des chemins parasites à l'échelle du femtofarad. Dans le travail des capteurs, en particulier avec les résonateurs à quartz ou les configurations d'amplificateurs de charge, la capacité parasite dans le connecteur, le câble ou le montage peut dégrader le rapport signal/bruit si elle n'est pas prise en compte.

Le femtofarad se situe à la limite de ce que la plupart des instruments portables peuvent résoudre de manière fiable. Les multimètres standard ne peuvent pas l'atteindre; un équipement de laboratoire spécialisé est requis. À cette échelle, la dérive de température, l'humidité et les vibrations mécaniques introduisent toutes un bruit de mesure plus important que la quantité elle-même. Les cordons de test blindés, les connexions gardées et les environnements contrôlés deviennent obligatoires plutôt qu'optionnels.

Le terme femtofarad est moins courant dans le langage courant de l'atelier que picofarad ou nanofarad, mais il apparaît régulièrement dans les fiches techniques des oscillateurs de précision, les normes de test RF et les références d'étalonnage. Comprendre sa place dans la hiérarchie des capacités aide les techniciens et les ingénieurs à savoir quand cesser de faire confiance aux instruments ordinaires et à se tourner vers des équipements de métrologie.