【導讀】小電流測量是最要工程師關心的就是漏流和電路保護了。那么如何減小小電流測量的漏流呢？還有如何設計小電流測量的保護電路？本文為大家分享了一位工程師關于小電流測量的漏流和保護知識。
漏流是施加電壓時通過(泄露)電阻的誤差電流。當DUT的阻抗與測試電路中絕緣體的阻抗相當時，該誤差電流就會成為問題。為減小漏流，在測試電流中采用高質量的絕緣體、降低測試實驗室的濕度，并采用保護。
保護是由一個低阻源驅動的導體，其輸出為或接近高阻端子的電勢。保護端子用于保護測試夾具和電纜絕緣電阻和電容。保護是三軸連接器/電纜的芯屏蔽，如圖1所示。
圖1. 4200三軸連接器/電纜的導體
請勿混淆保護和屏蔽。屏蔽通常意味著采用金屬護欄防止靜電干擾影響高阻電路。保護則意味著使用增加的低阻導體，將其維持在于高阻電路相同的電勢，它將攔截任何干擾電壓或電流。保護不一定提供屏蔽。
下圖為保護的兩個例子：1)利用保護降低測試夾具導致的漏流，而2)則利用保護降低由于電纜連接產生的漏流。
圖11所示為保護消除可能會通過測試夾具內隔離絕緣體的原理。在圖11a中，漏流(IL)通過隔離絕緣體(RL)。該漏流增加至來自于DUT (IDUT)，然后被SMU安培計測得(IM)，對小電流測量的準確度造成不利影響。
圖2. 利用保護減小測試夾具中的漏流
在圖2b中，金屬安裝板被連接至SMU的保護端子。隔離絕緣體頂部和底部的電壓接近相同電勢(0V壓降)，所以在隔離絕緣體中就不會有漏流影響測量準確度。由于金屬安裝板將處于保護電勢，所以為安全起見，金屬屏蔽必須連接至地。
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保護亦可用于減小電纜連接中的漏流。圖12所示為驅動保護防止電纜的漏泄電阻影響小電流測量的原理.在無保護的配置中，同軸電纜的漏阻與DUT并聯(RDUT)，產生不希望的漏流(IL)。該漏流將影響極小電流的測量。
在保護電路中，三軸電纜的內芯屏蔽被連接至SMU的保護端子。現在，該屏蔽由一個單位增益低阻放大器(保護)驅動。Force HI端子和保護端子之間的電勢差接近0V，所以漏流(IL)可忽略不計。
圖3. 利用保護減小電纜連接中的漏流
為了查看測量極高電阻時三軸電纜和同軸電纜的結果，圖4中繪出了采用10V階躍函數測量100GΩ電阻的測量電流和時間的關系圖。三軸電纜通過使用保護，以兩種方式改善了測量：1)它減小了有效電纜電容，從而降低了測量的RC時間常數或建立時間；2)防止電纜中的漏流對測量準確度造成不利影響。
圖4. 使用同軸電纜和三軸電纜測量高阻的結果比較
從圖4可知，利用帶有保護的三軸電纜進行測量，漏流較小(低幾個pA)，建立時間更短(大約快10倍)。如果SMU必須連接至采用BNC連接器的測試夾具，請在SMU和測試夾具之間使用吉時利三軸電纜，然后再將BNC連接至三軸適配器(去掉了保護)，從而將電纜連接至測試夾具。
