III分析系統(tǒng)優(yōu)化小電流測量——外部偏移

　　確定了安培計(jì)的偏移電流后，將系統(tǒng)的其余部分逐步添加至測試電路，通過重復(fù)電流(0V)和時(shí)間圖，驗(yàn)證系統(tǒng)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(jìn)行測量。該過程將有助于確定任何故障點(diǎn)，例如短路的電纜或測量電路中的不穩(wěn)定性。然而，要意識(shí)到，連接和斷開電纜都會(huì)在電路中產(chǎn)生電流。為了進(jìn)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(gè)小時(shí)，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(shí)利7174A型小電流開關(guān)矩陣至探針臺(tái)，“up”位置有一個(gè)探針。

　　圖3. Append按鈕

　　圖4. 整個(gè)測試系統(tǒng)的偏移電流測量

　　在生成電流-時(shí)間圖形時(shí)施加一個(gè)測試電壓，重復(fù)該項(xiàng)測試，確定測量電路中的漏泄電流。在DUT的實(shí)際測量中，使用的是測試電壓，而非零偏壓。現(xiàn)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(jìn)行調(diào)節(jié)，減小漏流。關(guān)于減小漏流的方法信息，請參見本文“漏流和保護(hù)”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(wěn)定性后，采取措施減小測量誤差將有助于提高測量準(zhǔn)確度。這些誤差源包括建立時(shí)間不足、靜電干擾、漏泄電流、摩擦效應(yīng)、壓電效應(yīng)、污染、濕度、接地環(huán)路，以及源阻抗。圖5中匯總了本節(jié)討論的部分電流的幅值。

　　圖5. 產(chǎn)生電流的典型幅值

　　建立時(shí)間和定時(shí)菜單設(shè)置

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

　　圖6. 包含CSHUNT和RS的SMU測量電路

　　建立時(shí)間是RC時(shí)間常數(shù)τ的結(jié)果，其中：

　　τ = RSCSHUNT

　　以下為計(jì)算建立時(shí)間的一個(gè)例子，假設(shè) CSHUNT = 10pF，RS = 1TΩ，那么：

　　τ = 10pF × 1TΩ = 10s

　　因此，讀數(shù)穩(wěn)定至最終值的1%所需的建立時(shí)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(shù)響應(yīng)。經(jīng)過一個(gè)時(shí)間常數(shù)(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(shù)響應(yīng)