分析系統(tǒng)優(yōu)化小電流測(cè)量

       為了成功測(cè)量小電流，重要的是每次測(cè)量留有足夠的時(shí)間，尤其是掃描電壓時(shí)。對(duì)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(duì)于采樣模式，則在“Interval time”域內(nèi)。為了確定需要增加多長(zhǎng)間隔時(shí)間，通過繪制電流-時(shí)間圖，測(cè)量DUT穩(wěn)定至某個(gè)階躍電壓的建立時(shí)間。階躍電壓應(yīng)該是DUT實(shí)際測(cè)量中使用的偏執(zhí)電壓?？衫肔owCurrent項(xiàng)目中的ITM測(cè)量建立時(shí)間。應(yīng)適當(dāng)增加“Timing”(定時(shí))菜單中的“#Samples”，以確保穩(wěn)定后的讀數(shù)顯示在圖形中。在測(cè)量小電流時(shí)，采用“Quiet Speed Mode”或在“Timing”菜單中增加額外濾波。請(qǐng)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(cè)量速度也越小。

　　V電磁干擾和屏蔽

　　當(dāng)帶電物體接近被測(cè)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(cè)量不穩(wěn)定、噪聲很大。通常情況下，當(dāng)被測(cè)電流≤1nA或者被測(cè)電阻≥1GΩ時(shí)，靜電干擾就會(huì)成為問題。

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

　　圖8. 100GΩ電阻的屏蔽和非屏蔽測(cè)量的比較

　　屏蔽可以僅僅是一個(gè)將測(cè)試電路包圍起來的簡(jiǎn)單金屬盒或金屬網(wǎng)。商業(yè)探針臺(tái)往往將敏感電路密封在一個(gè)靜電屏蔽內(nèi)。屏蔽被連接至測(cè)量電路LO端子，該端子不一定接地。對(duì)于4200-SCS來說，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(dǎo)致誤的差電流降至最小：

　　· 屏蔽DUT，并將屏蔽層在電氣上連接至測(cè)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(dǎo)體遠(yuǎn)離電路的敏感區(qū)域。

　　· 測(cè)試區(qū)域附近避免移動(dòng)和振動(dòng)。

　　VI漏流和保護(hù)I

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

　　保護(hù)是由一個(gè)低阻源驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)體，其輸出為或接近高阻端子的電勢(shì)。保護(hù)端子用于保護(hù)測(cè)試夾具和電纜絕緣電阻和電容。保護(hù)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(dǎo)體

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

　　圖11所示為保護(hù)消除可能會(huì)通過測(cè)試夾具內(nèi)隔離絕緣體的原理。在圖11a中，漏流(IL)通過隔離絕緣體(RL)。該漏流增加至來自于DUT (IDUT)，然后被SMU安培計(jì)測(cè)得(IM)，對(duì)小電流測(cè)量的準(zhǔn)確度造成不利影響。

　　圖11. 利用保護(hù)減小測(cè)試夾具中的漏流

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