标签: 静电干扰

屏蔽与防护 为了降低 静电干扰 ，利用具有地电位的导体包围样本和线缆（屏蔽）。 为了防止漏电流影响测量，利用具有同样电势的导体对至 静电计 输入端的连接进行包围（防护）。测量电流时，需要将防护装置连接至电压源的LO端。 在高真空系统（真空室）中，它通常接地，起到屏蔽作用。样本支架应当连接至防护电势，以防止漏电流。只要利用接地导体对测量室（如加热装置）内的信号线缆进行屏蔽，同时利用栅格对泵浦（如涡轮分子泵浦）进行覆盖，就可以进行 低噪声测量 (1fAp-p)。对于需要超高真空的应用，可以使用特氟纶（Teflon）®电缆，因为这种电缆几乎不会漏气。如果没有三轴馈通，可以在连接处使用绝缘的同轴馈通(如BNC) ，并增加屏蔽筒，对线缆的外部屏蔽层和真空室进行连接。 Shielding and Guarding To reduce electrostatic interference, surround the sample and the cables with a conductor at ground potential ( shield ). To prevent leakage currents from affecting the measurements, surround the connection to the electrometer input by a conductor at the same potential ( guard ). For measuring currents, this is done by connecting the guard to the LO terminal of the voltage source. In a high vacuum system, the vacuum chamber, which is commonly grounded, acts as the shield. The sample holder should be connected to guard potential to prevent leakage currents. Low noise measurements (1fAp-p) can be made as long as the signal cabling inside the chamber (e.g., heating elements) is shielded with a grounded conductor and the pumps (e.g., turbomolecular pumps) are covered with a grid. For applications that require ultra-high vacuum, use Teflon® wires because they outgas very little. If a triax feedthrough isn’t available, use an insulated coaxial feedthrough (e.g., BNC) in conjunction with an additional shielding cylinder that connects the outer shield of the cable with the vacuum chamber.       了解更多信息      要想了解有关 6517A 型静电计 / 高阻表 或者吉时利其他系列数字源表的更多信息，请点击http://www.keithley.com.cn/products/localizedproducts/highresistance/6517a，或者联系吉时利公司：全国免费电话800-810-1334手机用户请拨打440-650-1334。 登录吉时利官方微博（http://weibo.com/keithley）与专家进行互动。   吉时利仪器公司（中国）市场部 (T) 8008101334,  8610 82255010,  82255011             静电计http://www.keithley.com.cn/products/dcac/sensitive/highresistance/?mn=6514 低噪声测量http://www.keithley.com.cn/products/dcac/sensitive/acdc/?mn=2010 6517A型静电计/高阻表http://www.keithley.com.cn/products/localizedproducts/highresistance/6517a

当带电物体接近被测电路时，会发生静电耦合或干扰。低阻抗时，由于电荷消失很快，所以干扰的影响不明显。然而，高电阻材料不会使电荷快速衰减，则会造成测量不稳定、噪声很大。通常情况下，当被测电流≤1nA或者被测电阻≥1GΩ时，静电干扰就会成为问题。 为了减小静电场影响，被测电路可被密封在一个静电屏内。 图 8 所示为非屏蔽和屏蔽测量一个100GΩ电阻之间的巨大差异。非屏蔽测量比屏蔽测量时的噪声要大得多。   图8. 100GΩ电阻的屏蔽和非屏蔽测量的比较 屏蔽可以仅仅是一个将测试电路包围起来的简单金属盒或金属网。商业探针台往往将敏感电路密封在一个静电屏蔽内。屏蔽被连接至测量电路LO端子，该端子不一定接地。对于4200-SCS来说，屏蔽连接至Force LO端子，如图9所示。   图9. 屏蔽高阻器件 采取以下步骤将静电耦合导致误的差电流降至最小： 屏蔽DUT，并将屏蔽层在电气上连接至测试电路公共端——4200-SCS的Force LO端子。 使所有带电物体(包括人员)和导体远离电路的敏感区域。 测试区域附近避免移动和振动。

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(C SHUNT )和源电阻(R S )。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C SHUNT 和R S 的SMU测量电路   建立时间是RC时间常数τ的结果，其中： τ = R S C SHUNT 以下为计算建立时间的一个例子，假设 C SHUNT = 10pF，R S = 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 为了成功测量小电流，重要的是每次测量留有足够的时间，尤其是扫描电压时。对于扫描模式，可在“ Sweep Delay”(扫描延迟)域的“Timing”(定时)菜单中添加建立时间；对于采样模式，则在“Interval time”域内。为了确定需要增加多长间隔时间，通过绘制电流-时间图，测量DUT稳定至某个阶跃电压的建立时间。阶跃电压应该是DUT实际测量中使用的偏执电压。可利用 LowCurrent 项目中的ITM测量建立时间。应适当增加“Timing”(定时)菜单中的“#Samples”，以确保稳定后的读数显示在图形中。在测量小电流时，采用“Quiet Speed Mode”或在“Timing”菜单中增加额外滤波。请注意，这是噪声和速度之间的平衡。滤波和延迟越大，噪声越小，但是测量速度也越小。

当带电物体接近被测电路时，会发生静电耦合或干扰。低阻抗时，由于电荷消失很快，所以干扰的影响不明显。然而，高电阻材料不会使电荷快速衰减，则会造成测量不稳定、噪声很大。通常情况下，当被测电流≤1nA或者被测电阻≥1GΩ时，静电干扰就会成为问题。 为了减小静电场影响，被测电路可被密封在一个静电屏内。 图 8 所示为非屏蔽和屏蔽测量一个100GΩ电阻之间的巨大差异。非屏蔽测量比屏蔽测量时的噪声要大得多。   图8. 屏蔽可以仅仅是一个将测试电路包围起来的简单金属盒或金属网。商业探针台往往将敏感电路密封在一个静电屏蔽内。屏蔽被连接至测量电路LO端子，该端子不一定接地。对于4200-SCS来说，屏蔽连接至Force LO端子，如图9所示。   图9 采取以下步骤将静电耦合导致的误差电流降至最小： 屏蔽DUT，并将屏蔽层在电气上连接至测试电路公共端——4200-SCS的Force LO端子。 使所有带电物体(包括人员)和导体远离电路的敏感区域。 测试区域附近避免移动和振动。

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(C SHUNT )和源电阻(R S )。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C SHUNT 和R S 的SMU测量电路   建立时间是RC时间常数τ的结果，其中： τ = R S C SHUNT 以下为计算建立时间的一个例子，假设 C SHUNT = 10pF，R S = 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 为了成功测量小电流，重要的是每次测量留有足够的时间，尤其是扫描电压时。对于扫描模式，可在“ Sweep Delay”(扫描延迟)域的“Timing”(定时)菜单中添加建立时间；对于采样模式，则在“Interval time”域内。为了确定需要增加多长间隔时间，通过绘制电流-时间图，测量DUT稳定至某个阶跃电压的建立时间。阶跃电压应该是DUT实际测量中使用的偏执电压。可利用 LowCurrent 项目中的ITM测量建立时间。应适当增加“Timing”(定时)菜单中的“#Samples”，以确保稳定后的读数显示在图形中。在测量小电流时，采用“Quiet Speed Mode”或在“Timing”菜单中增加额外滤波。请注意，这是噪声和速度之间的平衡。滤波和延迟越大，噪声越小，但是测量速度也越小。   本系列文章列表： 分析系统优化小电流测量- 引言 分析系统优化小电流测量——内部偏移 分析系统优化小电流测量——外部偏移 小电流测量误差源及减小误差的方法