分析系統優化小電流測量

　　III分析系統優化小電流測量——外部偏移

　　確定了安培計的偏移電流后，將系統的其余部分逐步添加至測試電路，通過重復電流(0V)和時間圖，驗證系統其余部分的偏移(利用圖3中所示的“Append Run”按鈕)。最后，在“up”位置對探針末端或未連接器件的測試夾具進行測量。該過程將有助于確定任何故障點，例如短路的電纜或測量電路中的不穩定性。然而，要意識到，連接和斷開電纜都會在電路中產生電流。為了進行超低電流測量，可能有必要在改變測試電路的連接后等待幾分鐘至幾個小時，使雜散電流衰減。圖4中的圖形顯示的是以下條件下的偏移：1)SMU的Force HI端子上戴有金屬帽;2)前置放大器上僅連接一根三軸電纜;3)通過吉時利7174A型小電流開關矩陣至探針臺，“up”位置有一個探針。

　　圖3. Append按鈕

　　圖4. 整個測試系統的偏移電流測量

　　在生成電流-時間圖形時施加一個測試電壓，重復該項測試，確定測量電路中的漏泄電流。在DUT的實際測量中，使用的是測試電壓，而非零偏壓。現在，將測量并繪制測試夾具和電纜中的任何漏流。如果漏流太高，可對測量電路進行調節，減小漏流。關于減小漏流的方法信息，請參見本文“漏流和保護”部分。

　　IV測量誤差源及減小誤差的方法

　　確定了電流偏移、漏流及所有不穩定性后，采取措施減小測量誤差將有助于提高測量準確度。這些誤差源包括建立時間不足、靜電干擾、漏泄電流、摩擦效應、壓電效應、污染、濕度、接地環路，以及源阻抗。圖5中匯總了本節討論的部分電流的幅值。

　　圖5. 產生電流的典型幅值

　　建立時間和定時菜單設置

　　測量電路的建立時間在測量小電流和高電阻時尤其重要。建立時間是指施加或改變電流或電壓后測量達到穩定的時間。影響測量電路建立時間的因素包括并聯電容(CSHUNT)和源電阻(RS)。并聯電容是由于連接電纜、測試夾具、開關和探針造成的。DUT的源電阻越高，建立時間越長。圖6的測量電路中標出了并聯電容和源電阻。

　　圖6. 包含CSHUNT和RS的SMU測量電路

　　建立時間是RC時間常數τ的結果，其中：

　　τ = RSCSHUNT

　　以下為計算建立時間的一個例子，假設 CSHUNT = 10pF，RS = 1TΩ，那么：

　　τ = 10pF × 1TΩ = 10s

　　因此，讀數穩定至最終值的1%所需的建立時間為τ的5倍，也就是50秒。圖7所示為RC電路的階躍電壓指數響應。經過一個時間常數(τ = RC)后，電壓上升至最終值的63%。

　　圖7. RC電路的階躍電壓指數響應