納米測(cè)量電流誤差來(lái)自哪里？

要測(cè)量弱電流，就必須理解各種潛在的誤差源[1]，這些誤差會(huì)造成人們所不希望出現(xiàn)的測(cè)量誤差[2]。影響多種類型的納米電子器件的測(cè)量結(jié)果的兩種極為常見(jiàn)的誤差源是摩擦生電效應(yīng)和電化學(xué)效應(yīng)（圖2）。



圖2：導(dǎo)體和絕緣體之間的摩擦所產(chǎn)生的電荷將引發(fā)所謂的摩擦生電[3]（Triboelectric）電流。摩擦作用從導(dǎo)體上掠走自由電子，從而造成電荷不平衡性，這相應(yīng)產(chǎn)生了電流，共軸電纜中的絕緣體和導(dǎo)體的相互摩擦作用就是這樣的一個(gè)例子。誤差電流[4]也會(huì)由于電化學(xué)效應(yīng)而引起，在這種過(guò)程中，離子性的化學(xué)物質(zhì)會(huì)在兩個(gè)導(dǎo)體間形成微弱的電池。印刷電路板上的腐蝕溶液、助焊劑或者其他沾污會(huì)在導(dǎo)體間形成幾個(gè)nA的電流。

導(dǎo)體與絕緣體間的摩擦所產(chǎn)生的電荷將引發(fā)摩擦生電（Triboelectric）電流。摩擦作用從導(dǎo)體上掠走自由電子，從而造成電荷不平衡性，并相應(yīng)形成電流。典型的實(shí)例是如圖中所示的同軸電纜中的絕緣體和導(dǎo)體一起摩擦而產(chǎn)生的電流。“低噪聲[5]”電纜大大降低這一效應(yīng)。在它的外屏蔽之下，內(nèi)絕緣體往往是涂覆石墨的聚乙烯。石墨起到潤(rùn)滑的作用并構(gòu)成了一個(gè)導(dǎo)電的等電位筒，以保持電荷平衡，并最大限度減少電纜運(yùn)動(dòng)所致的摩擦產(chǎn)生的電荷。不過(guò)即使是低噪聲的電纜在承受震動(dòng)、拉伸和收縮時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲，因此應(yīng)該盡可能縮短所有的連接線，而且避免溫度變化（會(huì)產(chǎn)生熱膨脹力），最好把電纜用膠帶粘貼或者捆綁到無(wú)振動(dòng)的表面上，如墻面、工作臺(tái)或者剛性的結(jié)構(gòu)上。