毫微安電流測量技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與設(shè)計(jì)方案

　　毫微微安的偏置電流

　　Paul Grohe 是美國國家半導(dǎo)體公司的一位應(yīng)用工程師，他提供了另一個(gè)測量微小電流的出色案例。數(shù)年前，美國國家半導(dǎo)體公司決定銷售 LMC6001，這是一款保證 25 fA 偏置電流的放大器，這意味著該公司需要測量每只器件的偏置電流來驗(yàn)證規(guī)格。測試部門無法在計(jì)劃階段提供測試設(shè)備，所有電路必須裝到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的探測卡上。Grohe和同事Bob Pease建造了一個(gè)用于概念驗(yàn)證的裝置，以證實(shí)解析低達(dá)1fA小型測試電路的可行性（圖4）。很多書籍與討論中都采用一只積分電容器來測量小電流（參考文獻(xiàn)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推算電流。在某些情況下，電流是來自傳感器的外部電流。此時(shí)，電流正離開放大器的輸入腳。圖 5 是一個(gè)簡單的原理電路，其中的放大器正在測量自己的偏置電流。

　　測量小電流的現(xiàn)實(shí)情況遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過圖中所表述的內(nèi)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，則無法校正一個(gè)插座的效應(yīng)，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(dú)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。