分析系统优化小电流测量

　　III分析系统优化小电流测量——外部偏移

　　确定了安培计的偏移电流后，将系统的其余部分逐步添加至测试电路，通过重复电流(0V)和时间图，验证系统其余部分的偏移(利用图3中所示的“Append Run”按钮)。最后，在“up”位置对探针末端或未连接器件的测试夹具进行测量。该过程将有助于确定任何故障点，例如短路的电缆或测量电路中的不稳定性。然而，要意识到，连接和断开电缆都会在电路中产生电流。为了进行超低电流测量，可能有必要在改变测试电路的连接后等待几分钟至几个小时，使杂散电流衰减。图4中的图形显示的是以下条件下的偏移：1)SMU的Force HI端子上戴有金属帽;2)前置放大器上仅连接一根三轴电缆;3)通过吉时利7174A型小电流开关矩阵至探针台，“up”位置有一个探针。

　　图3. Append按钮

　　图4. 整个测试系统的偏移电流测量

　　在生成电流-时间图形时施加一个测试电压，重复该项测试，确定测量电路中的漏泄电流。在DUT的实际测量中，使用的是测试电压，而非零偏压。现在，将测量并绘制测试夹具和电缆中的任何漏流。如果漏流太高，可对测量电路进行调节，减小漏流。关于减小漏流的方法信息，请参见本文“漏流和保护”部分。

　　IV测量误差源及减小误差的方法

　　确定了电流偏移、漏流及所有不稳定性后，采取措施减小测量误差将有助于提高测量准确度。这些误差源包括建立时间不足、静电干扰、漏泄电流、摩擦效应、压电效应、污染、湿度、接地环路，以及源阻抗。图5中汇总了本节讨论的部分电流的幅值。

　　图5. 产生电流的典型幅值

　　建立时间和定时菜单设置

　　测量电路的建立时间在测量小电流和高电阻时尤其重要。建立时间是指施加或改变电流或电压后测量达到稳定的时间。影响测量电路建立时间的因素包括并联电容(CSHUNT)和源电阻(RS)。并联电容是由于连接电缆、测试夹具、开关和探针造成的。DUT的源电阻越高，建立时间越长。图6的测量电路中标出了并联电容和源电阻。

　　图6. 包含CSHUNT和RS的SMU测量电路

　　建立时间是RC时间常数τ的结果，其中：

　　τ = RSCSHUNT

　　以下为计算建立时间的一个例子，假设 CSHUNT = 10pF，RS = 1TΩ，那么：

　　τ = 10pF × 1TΩ = 10s

　　因此，读数稳定至最终值的1%所需的建立时间为τ的5倍，也就是50秒。图7所示为RC电路的阶跃电压指数响应。经过一个时间常数(τ = RC)后，电压上升至最终值的63%。

　　图7. RC电路的阶跃电压指数响应