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使用皮安计进行微弱电流测量

时间:2015-04-08      阅读:184

什么是皮安计


测量低直流电流,其需求常常远远超出数字万用表的功能。一般来说,数字万用表缺少测量低于100nA的电流所需的灵敏度。即使在较高的电流水平上,一个DMM的输入电压降(电压负担)高达几百毫伏,也不可能完成的电流测量。相较于DMM而言,皮安计的低电压负担,使得它的功能更像是一个理想的电流表,因此它可以实现高精度的电流测量,即使是在测试具有非常低的源电压的电路时也是如此。吉时利的皮安计综合具备了数字万用表的经济性和易用性,以及接近于静电计的、对微弱电流的灵敏度。


使用吉时利皮安计测试击穿电压和阻抗


高阻测量


电阻zui常见的测试仪器是数字万用表,它的测量范围高达约200 MΩ。然而,在某些情况下,必须准确测量千兆欧和更高范围的电阻。这些情况包括诸如此类的应用:表征高兆欧级电阻、确定绝缘体的电阻率和测量印刷电路板的绝缘电阻。这些测量可以使用一个皮安计/电压源来实现,利用精密高电压源和皮安级测量能力做出准确的电阻测量。


高电阻测量通常使用恒定电压法。使用皮安计的恒定电压法的基本设置如下图所示。

2015年01月07日


在此方法中,一个恒定电压源(V)与未知的电阻(R)和一个电流表(A)相串联。由于电流表两端的电压降可以忽略不计,基本上所有的测试电压都降落在电阻R上。电流表测量所产生的电流,使用欧姆定律(R = V / I)计算电阻。高电阻常常是所施加电压的函数,这使得恒定电压法优于数字万用表使用的恒定电流法。


皮安计需要电压源


■ 为设备供电——内置电压源可以为待测器件供电,不需要使用额外的外部设备,从而可以节省金钱、时间,避免挫折感。


■ 为了测试击穿电压——器件和绝缘可偏置到一个高电压,使绝缘层或器件导通(在制造质量测试以及器件和材料研究中很重要)。


■为了测试高阻——更高的电压允许测试更大的电阻。

2015年01月07日


使用吉时利皮安计实现简化的双通道、带电测量


用于波束对准应用的比例和Δ模式


比例和Δ测量分别显示两个通道之间的比例和差异,通过在仪器上执行这些计算,可以显著提升波束对准应用的效率。从高能量粒子束监测到离子束的监测和光纤,在很多不同的领域都有重要意义。波束对准程序包括:测量检测器输出的信号,调整源的位置,将其对准到传感器,使它可以实现校准源/检测器对间的匹配。比例和??测量有助于即时反馈光束偏离对准位置的距离,这有助于操作者更迅速地调整源。6482型双通道皮安计,如下图中所示,不仅拥有这些测量能力,而且还具有双电压偏置,允许直接为这些传感器供电,而无需额外设备。

2015年01月07日


常见的有源双通道测量


离子束监测——聚焦离子束系统经常被用来执行纳米级的成像、微细加工和映射。使用一个离子探测器仔细地监测电子束电流的幅度至关重要。这些传感器接受并释放一个很小的电流。通常情况下,多个离子束和传感器并行地运行并且需要具备供电的传感器。吉时利6482型设备在进行皮安级测量的同时可以为这些传感器供电,节省空间,减少所需的工具的数量,简化控制。


波束对准——激光二极管、光纤、高能粒子束和离子束在许多应用中都需要对准。比例和Δ测量实现了这些实时测量并向操作员报告这些值,从而简化这些对准程序。操作员就能快速、方便地调整波束。


多器件测试——多通道设备在不改变外形尺寸的前提下增加了通道数目,从而提高吞吐率并且减少维护的负担。吉时利6482型可以同时为两个器件供电和测量,降低所需仪器的数量。


多引脚器件测试——多引脚的器件,例如双二极管、IC以及其他组件往往需要多通道、同步的电流测试。多通道允许一台仪器进行多个引脚上的测量,为测试和吞吐量的提升开辟新的可能途径。


吉时利6482型, 6485型和6487型皮安计特性


常见的皮安计测量需要一个电压源


高电阻元件——吉时利6487型皮安计里的高电压源输出电压的同时测量相应产生的电流,从而允许快速、准确地测量高电压。


高电阻材料——与吉时利8009型电阻率测试夹具搭配时,吉时利6487型可以测量表面和体电阻率。击穿电压辨识——在元件测试和材料研究中,电压源可以扫描电压以决定电阻器或器件何时发生电击穿。电阻电压系数——阻值*的电阻器可能表现出一个随施加电压变化的非线性电阻变化。这一效应被称为电压系数。电压系数是施加电压的单位变化引起的电阻变化对应的百分比。


类似DMM的操作


6482型、 6485型和6487型皮安计的设计目标,是通过前面板进行类似DMM的操作,并以单按钮来控制重要功能,例如数学函数运算和归零测量功能。它们也可以通过一个内置的IEEE-488和RS-232接口控制,这使得人们可以借助一个计算机控制器通过总线对所有功能进行编程。


皮安计具备两个测量通道的优点


增加通道密度——在台面和机架空间非常珍贵的研究和生产应用中,更高的通道密度变得非常有价值。吉时利6482型双通道皮安计提供的通道密度两倍于早期吉时利皮安计。


增加仪器控制和改善设置——较少的仪器控制和设置,减少设置和编程时间。


快速比较两路信号—6482型的Δ测量和比例测 量 功能,有助于快速比较来自多个传感器或多引脚IC、元件和器件的信号。

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