【導(dǎo)讀】小電流測(cè)量是最要工程師關(guān)心的就是漏流和電路保護(hù)了。那么如何減小小電流測(cè)量的漏流呢？還有如何設(shè)計(jì)小電流測(cè)量的保護(hù)電路？本文為大家分享了一位工程師關(guān)于小電流測(cè)量的漏流和保護(hù)知識(shí)。
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1所示。
圖1. 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2. 利用保護(hù)減小測(cè)試夾具中的漏流
在圖2b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。
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保護(hù)亦可用于減小電纜連接中的漏流。圖12所示為驅(qū)動(dòng)保護(hù)防止電纜的漏泄電阻影響小電流測(cè)量的原理.在無保護(hù)的配置中，同軸電纜的漏阻與DUT并聯(lián)(RDUT)，產(chǎn)生不希望的漏流(IL)。該漏流將影響極小電流的測(cè)量。
在保護(hù)電路中，三軸電纜的內(nèi)芯屏蔽被連接至SMU的保護(hù)端子?，F(xiàn)在，該屏蔽由一個(gè)單位增益低阻放大器(保護(hù))驅(qū)動(dòng)。Force HI端子和保護(hù)端子之間的電勢(shì)差接近0V，所以漏流(IL)可忽略不計(jì)。
圖3. 利用保護(hù)減小電纜連接中的漏流
為了查看測(cè)量極高電阻時(shí)三軸電纜和同軸電纜的結(jié)果，圖4中繪出了采用10V階躍函數(shù)測(cè)量100GΩ電阻的測(cè)量電流和時(shí)間的關(guān)系圖。三軸電纜通過使用保護(hù)，以兩種方式改善了測(cè)量：1)它減小了有效電纜電容，從而降低了測(cè)量的RC時(shí)間常數(shù)或建立時(shí)間；2)防止電纜中的漏流對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度造成不利影響。
圖4. 使用同軸電纜和三軸電纜測(cè)量高阻的結(jié)果比較
從圖4可知，利用帶有保護(hù)的三軸電纜進(jìn)行測(cè)量，漏流較小(低幾個(gè)pA)，建立時(shí)間更短(大約快10倍)。如果SMU必須連接至采用BNC連接器的測(cè)試夾具，請(qǐng)?jiān)赟MU和測(cè)試夾具之間使用吉時(shí)利三軸電纜，然后再將BNC連接至三軸適配器(去掉了保護(hù))，從而將電纜連接至測(cè)試夾具。
