偏移電流

偏移電流是安培計在輸入開路時由於有源器件的偏置電流以及流過儀器中絕緣體的漏泄電流產生的小電流。

基本介紹

• 中文名：偏移電流
• 外文名：Offset Current

科技名詞定義

中文名稱： 偏移電流

英文名稱：Offset Current

分類

偏移電流分內部偏移和外部偏移。

內部偏移

對於理想的安培計，當其輸入端子保持開路時，其讀數應為零。然而，現實中的安培計在輸入開路時確實存在小電流。這一電流被稱為輸入偏移電流，也叫內部偏移。是由於有源器件的偏置電流以及流過儀器中絕緣體的漏泄電流產生的。SMU內產生的偏移電流已包括在吉時利4200-SCS型的技術指標中。如圖1所示，輸入偏移電流增加至被測電流，所以儀表測量的是兩個電流之和。

圖1. SMU的輸入偏移電流

外部偏移

確定了安培計的偏移電流後，將系統的其餘部分逐步添加至測試電路，通過重複電流(0V)和時間圖，驗證系統其餘部分的偏移。這部分偏移稱為外部偏移。

測量內部偏移步驟

測量每個帶有4200-PA前置放大器的4200-SMU的偏移時，Force HI和Sense HI端子上除金屬帽外不連線任何東西。這些三銷金屬帽已包含在系統中。在進行所有測量之前，SMU應該在帶有連線至前置放大器的Force HI和Sense HI端子的金屬帽的條件下，預熱至少1個小時。如果系統安裝有7.1版或更高版本的KTEI，可採用以下目錄中名稱為“LowCurrent”的項目測量偏移電流：C:\S4200\kiuser\Projects\LowCurrent

打開該項目，選擇SMU1offset ITM。點擊圖表標籤，並運行測試。結果應類似於圖2所示的圖形。可能需要利用自動縮放(Auto Scale)功能適當縮放曲線。在圖形上右擊，即可找到自動縮放功能。4200-PA前置放大器連線至SMU時，偏移電流應該在fA級。電流偏移可為正或負。根據公布的4200-SCS型的安培計技術指標驗證這些結果。

利用獨立ITM對系統中的每個SMU重複該項測試。LowCurrent項目具有可對帶有前置放大器的4個SMU進行偏移電流測量的ITM。

運行7.1版本之前的KTEI軟體的系統也很容易測量偏移電流。請按照以下步驟創建測試，對SMU1進行測量：

1. 在已創建的項目中，打開一個用於一般2端器件的新Device Plan(器件規劃)。

創建一個名稱為SMU1Offset的新ITM。為端子A選擇SMU1，端子B選擇GNDU。

圖2. SMU1的偏移電流測量

1. 在Definition標籤頁中進行如下設定：

SMU源測量配置：電壓偏置0V，10pA固定電流量程。

Timing選單：靜音速度，採樣模式，0s間隔，20個樣本，1s保持時間，選中使能時標。

公式計算器：創建一個公式，利用標準差測量噪聲，NOISE=STDDEV(A1)。

再創建一個公式測量平均偏移電流：AVGCURRENT=AVG(A1)。

2. 在Graph標籤頁中進行如下設定(在圖形上右擊)：

定義圖形：X軸：時間

Y1軸：電流(A1)

數據變數：選擇在圖形上顯示NOISE。選擇在圖形上顯示AVGCURRENT。

完成配置後，保存測試並運行。結果應類似於圖2所示的圖形。對系統中的全部SMU重複該測試。

在KITE中執行自動校準程式，可最佳化輸入偏移電流技術指標。如需執行SMU自動校準，在KITE的工具選單中點擊“SMU Auto Calibration”(SMU自動校準)。進行自動校準之前，使系統在上電後預熱至少60分鐘。除金屬帽之外，SMU的Force HI和Sense HI端子上不應連線任何東西。自動校準程式對系統中全部SMU的全部源和測量功能調節電流和電壓偏移。請勿將其與全系統校準混淆，後者應每年在吉時利工廠進行一次。

完成SMU自動校準後，即可重複進行偏移電流測量。

外部偏移測量

確定了安培計的偏移電流後，將系統的其餘部分逐步添加至測試電路，通過重複電流(0V)和時間圖，驗證系統其餘部分的偏移(利用圖3中所示的“Append Run”按鈕)。最後，在“up”位置對探針末端或未連線器件的測試夾具進行測量。該過程將有助於確定任何故障點，例如短路的電纜或測量電路中的不穩定性。然而，要意識到，連線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線後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)前置放大器上僅連線一根三軸電纜；3)通過吉時利7174A型小電流開關矩陣至探針台，“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，重複該項測試，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，將測量並繪製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。