分析系統優(yōu)化小電流測量

       為了成功測量小電流，重要的是每次測量留有足夠的時(shí)間，尤其是掃描電壓時(shí)。對于掃描模式，可在“ Sweep Delay”(掃描延遲)域的“Timing”(定時(shí))菜單中添加建立時(shí)間;對于采樣模式，則在“Interval time”域內。為了確定需要增加多長(cháng)間隔時(shí)間，通過(guò)繪制電流-時(shí)間圖，測量DUT穩定至某個(gè)階躍電壓的建立時(shí)間。階躍電壓應該是DUT實(shí)際測量中使用的偏執電壓?？衫肔owCurrent項目中的ITM測量建立時(shí)間。應適當增加“Timing”(定時(shí))菜單中的“#Samples”，以確保穩定后的讀數顯示在圖形中。在測量小電流時(shí)，采用“Quiet Speed Mode”或在“Timing”菜單中增加額外濾波。請注意，這是噪聲和速度之間的平衡。濾波和延遲越大，噪聲越小，但是測量速度也越小。

　　V電磁干擾和屏蔽

　　當帶電物體接近被測電路時(shí)，會(huì )發(fā)生靜電耦合或干擾。低阻抗時(shí)，由于電荷消失很快，所以干擾的影響不明顯。然而，高電阻材料不會(huì )使電荷快速衰減，則會(huì )造成測量不穩定、噪聲很大。通常情況下，當被測電流≤1nA或者被測電阻≥1GΩ時(shí)，靜電干擾就會(huì )成為問(wèn)題。

　　為了減小靜電場(chǎng)影響，被測電路可被密封在一個(gè)靜電屏內。圖8所示為非屏蔽和屏蔽測量一個(gè)100GΩ電阻之間的巨大差異。非屏蔽測量比屏蔽測量時(shí)的噪聲要大得多。

　　圖8. 100GΩ電阻的屏蔽和非屏蔽測量的比較

　　屏蔽可以?xún)H僅是一個(gè)將測試電路包圍起來(lái)的簡(jiǎn)單金屬盒或金屬網(wǎng)。商業(yè)探針臺往往將敏感電路密封在一個(gè)靜電屏蔽內。屏蔽被連接至測量電路LO端子，該端子不一定接地。對于4200-SCS來(lái)說(shuō)，屏蔽連接至Force LO端子，如圖9所示。

　　圖9. 屏蔽高阻器件

　　采取以下步驟將靜電耦合導致誤的差電流降至最?。?/p>

　　· 屏蔽DUT，并將屏蔽層在電氣上連接至測試電路公共端——4200-SCS的Force LO端子。

　　· 使所有帶電物體(包括人員)和導體遠離電路的敏感區域。

　　· 測試區域附近避免移動(dòng)和振動(dòng)。

　　VI漏流和保護I

　　漏流是施加電壓時(shí)通過(guò)(泄露)電阻的誤差電流。當DUT的阻抗與測試電路中絕緣體的阻抗相當時(shí)，該誤差電流就會(huì )成為問(wèn)題。為減小漏流，在測試電流中采用高質(zhì)量的絕緣體、降低測試實(shí)驗室的濕度，并采用保護。

　　保護是由一個(gè)低阻源驅動(dòng)的導體，其輸出為或接近高阻端子的電勢。保護端子用于保護測試夾具和電纜絕緣電阻和電容。保護是三軸連接器/電纜的芯屏蔽，如圖10所示。

　　圖10. 4200三軸連接器/電纜的導體

　　請勿混淆保護和屏蔽。屏蔽通常意味著(zhù)采用金屬護欄防止靜電干擾影響高阻電路。保護則意味著(zhù)使用增加的低阻導體，將其維持在于高阻電路相同的電勢，它將攔截任何干擾電壓或電流。保護不一定提供屏蔽。下圖為保護的兩個(gè)例子：1)利用保護降低測試夾具導致的漏流，而2)則利用保護降低由于電纜連接產(chǎn)生的漏流。

　　圖11所示為保護消除可能會(huì )通過(guò)測試夾具內隔離絕緣體的原理。在圖11a中，漏流(IL)通過(guò)隔離絕緣體(RL)。該漏流增加至來(lái)自于DUT (IDUT)，然后被SMU安培計測得(IM)，對小電流測量的準確度造成不利影響。

　　圖11. 利用保護減小測試夾具中的漏流

　　在圖11b中，金屬安裝板被連接至SMU的保護端子。隔離絕緣體頂部和底部的電壓接近相同電勢(0V壓降)，所以在隔離絕緣體中就不會(huì )有漏流影響測量準確度。由于金屬安裝板將處于保護電勢，所以為安全起見(jiàn)，金屬屏蔽必須連接至地。