毫微安電流測量技術(shù)面臨的挑戰與設計方案

　　毫微微安的偏置電流

　　Paul Grohe 是美國國家半導體公司的一位應用工程師，他提供了另一個(gè)測量微小電流的出色案例。數年前，美國國家半導體公司決定銷(xiāo)售 LMC6001，這是一款保證 25 fA 偏置電流的放大器，這意味著(zhù)該公司需要測量每只器件的偏置電流來(lái)驗證規格。測試部門(mén)無(wú)法在計劃階段提供測試設備，所有電路必須裝到一個(gè)標準的探測卡上。Grohe和同事Bob Pease建造了一個(gè)用于概念驗證的裝置，以證實(shí)解析低達1fA小型測試電路的可行性（圖4）。很多書(shū)籍與討論中都采用一只積分電容器來(lái)測量小電流（參考文獻3）。它的原理是，一個(gè)小電流可以為一只小電容器充電，你可以讀出電壓值來(lái)推算電流。在某些情況下，電流是來(lái)自傳感器的外部電流。此時(shí)，電流正離開(kāi)放大器的輸入腳。圖 5 是一個(gè)簡(jiǎn)單的原理電路，其中的放大器正在測量自己的偏置電流。

　　測量小電流的現實(shí)情況遠遠超過(guò)圖中所表述的內容。首先，Grohe 不能用器件本身測量自己的偏置電流。如果他嘗試將器件自身用作積分器，則無(wú)法校正一個(gè)插座的效應，以及與測試裝置有關(guān)的其它泄漏。要做到這一點(diǎn)，需要一個(gè)單獨的低偏置電流器件作積分器（圖 6）。用一只 CMOS 的 LMC660 放大器即可保證偏置電流小于 2 fA。Grohe 用這種技術(shù)可以簡(jiǎn)單地去除任何 DUT（待測器件），而積分器就可以測量自己的偏置電流，以及測試插座和安裝積分器的PCB的泄漏電流。