2182A/J 2182A型納伏表電壓電阻測(cè)量?jī)x

Keithley 2182A/J 2182A型納伏表電壓電阻測(cè)量?jī)x介紹：

雙通道2182A型納伏表適合進(jìn)行穩(wěn)定的低噪聲電壓測(cè)量，以及適合可靠且重復(fù)地檢定低阻材料和器件。相比其他低電壓測(cè)量解決方案，其測(cè)量速度更快，噪聲性能顯著提高。它提供簡(jiǎn)化的增量模式，適用于結(jié)合反向電流源（如6220或6221型號(hào)）進(jìn)行電阻測(cè)量。

特點(diǎn)：

1nV靈敏度

1s響應(yīng)時(shí)間下的噪聲通常只有15nVp-p，60ms下噪聲為40–50nV p-p

雙通道

測(cè)量周期與電源線(xiàn)交流周期同步

內(nèi)置熱電偶線(xiàn)性化和冷接點(diǎn)補(bǔ)償

內(nèi)部極性反轉(zhuǎn)測(cè)量技術(shù)

適合用于6220/6221型電流源

與6220或6221結(jié)合使用時(shí)，支持增量模式電流反向測(cè)量技術(shù)

2182A/6221組合將信號(hào)脈沖與測(cè)量同步

優(yōu)勢(shì)：

提供精確的超低電壓測(cè)量

確保在廣泛的有用響應(yīng)時(shí)間下實(shí)現(xiàn)低噪聲電平

支持測(cè)量電壓、溫度或未知電阻與參考電阻的比值

最小化由于線(xiàn)路周期不同階段的起始讀數(shù)導(dǎo)致的變化。其結(jié)果是線(xiàn)路抗擾能力非常高，基本或根本不需要進(jìn)行屏蔽或?yàn)V波

簡(jiǎn)化了進(jìn)行精確溫度測(cè)量的過(guò)程

消除熱誤差源

進(jìn)行微分電導(dǎo)、脈沖和電阻測(cè)量時(shí)，允許將這兩臺(tái)儀器作為一臺(tái)單獨(dú)的儀器來(lái)運(yùn)行

支持低至10n?的電阻測(cè)量

將溫度敏感型DUT的功耗降至較低

雙通道2182A型納電壓表經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可進(jìn)行穩(wěn)定、低噪聲的電壓測(cè)量，并可可靠、可重復(fù)地表征低電阻材料和器件。與其他低壓測(cè)量解決方案相比，它提供了更高的測(cè)量速度和顯著更好的噪聲性能。

2182A型代表了基時(shí)利納米電壓表技術(shù)的下一步，取代了原來(lái)的2182型，并提供增強(qiáng)的功能，包括脈沖能力，更低的測(cè)量噪聲，更快的電流反轉(zhuǎn)以及簡(jiǎn)化的增量模式，用于與反轉(zhuǎn)電流源(如6220型或6221型)相結(jié)合進(jìn)行電阻測(cè)量。

進(jìn)行低噪聲測(cè)量

高速，通常只有15nV

靈活，有效的速度/噪音權(quán)衡

P-p噪聲在1s響應(yīng)時(shí)間

40-50nV-p噪聲在60ms

Delta模式坐標(biāo)

測(cè)量帶反轉(zhuǎn)

2182A型可以輕松選擇速度/濾波器組合，以滿(mǎn)足特定應(yīng)用的響應(yīng)時(shí)間和噪聲水平要求。從廣泛的響應(yīng)時(shí)間中進(jìn)行選擇的能力允許優(yōu)化速度/噪聲權(quán)衡。在廣泛的有效響應(yīng)時(shí)間范圍內(nèi)確保低噪聲水平，例如，典型的15毫秒時(shí)的15nV p-p噪聲和60毫秒時(shí)的40-50nV p-p噪聲。

圖1顯示了2182A型的噪聲性能

圖1所示，比較2182A型和納伏/微歐姆表的直流噪聲性能。所有顯示的數(shù)據(jù)都是以每秒10個(gè)讀數(shù)的速度進(jìn)行的，并對(duì)輸入端施加了低熱短路。

納伏表

可靠的結(jié)果

在納伏水平上，電力線(xiàn)噪聲會(huì)顯著影響測(cè)量精度。2182A型通過(guò)將其測(cè)量周期與線(xiàn)路同步來(lái)減少這種干擾，從而最大限度地減少由于在線(xiàn)路周期的不同階段開(kāi)始的讀數(shù)引起的變化。其結(jié)果是對(duì)線(xiàn)路干擾具有非常高的抗擾性，幾乎或根本不需要屏蔽和濾波。

優(yōu)化用于6220/6221型電流源

當(dāng)今非常小且節(jié)能的電子設(shè)備的設(shè)備測(cè)試和特性要求采購(gòu)低電流水平，這要求使用精確的低電流源。較低的刺激電流會(huì)在設(shè)備上產(chǎn)生較低且難以測(cè)量的電壓。將2182A型納電壓表與6220型或6221型電流源連接起來(lái)，可以在一個(gè)易于使用的配置中解決這兩個(gè)挑戰(zhàn)。

連接后，型號(hào)2182A和型號(hào)6220或6221可以像單個(gè)儀器一樣操作。它們簡(jiǎn)單的連接消除了困擾其他解決方案的隔離和噪聲電流問(wèn)題。模型2182A/622X組合允許進(jìn)行增量模式和差分電導(dǎo)測(cè)量比原來(lái)的模型2182設(shè)計(jì)允許更快，噪音更小。

2182A型還可以與6221型一起工作，進(jìn)行脈沖模式測(cè)量。

2182A/622X組合是各種應(yīng)用的理想選擇，包括電阻測(cè)量、脈沖I-V測(cè)量和差分電導(dǎo)測(cè)量，與鎖相放大器或交流電阻橋等早期解決方案相比，具有顯著優(yōu)勢(shì)。2182A/622X組合也非常適合許多納米技術(shù)應(yīng)用，因?yàn)樗梢詼y(cè)量電阻，而不會(huì)在被測(cè)設(shè)備(DUT)中耗散太多功率，否則會(huì)使結(jié)果無(wú)效甚至破壞DUT。

一種易于使用的Delta模式

Keithley最初創(chuàng)建了用于測(cè)量2182型電壓和電阻的delta模式方法和可觸發(fā)的外部電流源，如Model 2400 SourceMeter®SMU儀器。基本上，delta模式自動(dòng)觸發(fā)電流源交替信號(hào)極性，然后觸發(fā)每個(gè)極性的納伏特表讀數(shù)。這種電流反轉(zhuǎn)技術(shù)

圖2，2182A/6220型號(hào)使用增量模式測(cè)量10mW電阻，測(cè)試電流為20μa

抵消任何恒定的熱電偏置，因此結(jié)果反映被測(cè)電壓的真實(shí)值。2182A型和622X型電流源的改進(jìn)增量模式使用相同的基本技術(shù)，但其實(shí)現(xiàn)方式已大大簡(jiǎn)化。新技術(shù)可以消除隨時(shí)間漂移的熱電偏移(不僅僅是靜態(tài)偏移)，產(chǎn)生結(jié)果的時(shí)間是原始技術(shù)的一半，并允許電流源控制和配置型號(hào)2182A。設(shè)置測(cè)量所需的全部工作就是按兩個(gè)鍵。改進(jìn)的對(duì)消和更高的讀取速率將測(cè)量噪聲降低到1nV。

差分電導(dǎo)測(cè)量  

表征非線(xiàn)性隧道器件和低溫器件通常需要測(cè)量差分電導(dǎo)(器件的I-V曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù))。當(dāng)與622X型電流源一起使用時(shí)，2182A型是業(yè)界快，完整的差分電導(dǎo)測(cè)量解決方案，與其他儀器選項(xiàng)相比，速度提高10倍，噪音顯著降低。不需要對(duì)多次掃描的結(jié)果進(jìn)行平均，因?yàn)閿?shù)據(jù)可以在一次測(cè)量通過(guò)中獲得，從而減少了測(cè)試時(shí)間并最大限度地減少了測(cè)量誤差的可能性。

使用6221型進(jìn)行脈沖測(cè)試

在測(cè)量小型設(shè)備時(shí)，即使向DUT中引入微量的熱量也會(huì)使其溫度升高，使測(cè)試結(jié)果扭曲，甚至損壞設(shè)備。當(dāng)與2182A型一起使用時(shí)，6221型的脈沖能力最大限度地減少了DUT耗散的功率。2182A型/6221組合同步脈沖和測(cè)量。在6221型施加脈沖后16μs即可開(kāi)始測(cè)量。整個(gè)脈沖，包括一個(gè)完整的納伏測(cè)量，可以短至50μs。

在delta、差分電導(dǎo)和脈沖模式下，2182A型幾乎不產(chǎn)生瞬態(tài)電流，因此非常適合表征容易被電流尖峰干擾的器件。

計(jì)量的應(yīng)用程序

2182A型將數(shù)字萬(wàn)用表的精度與高速低噪聲相結(jié)合，適用于高精度計(jì)量應(yīng)用。它的低噪聲，高信號(hào)觀(guān)察時(shí)間，快速測(cè)量速率和2ppm精度為當(dāng)今電壓標(biāo)準(zhǔn)的相互比較和電阻標(biāo)準(zhǔn)的直接測(cè)量等應(yīng)用提供了成本效益的儀表。

納米技術(shù)應(yīng)用

2182A型與622X型電流源或2400系列SourceMeter®SMU儀器相結(jié)合，是一種高度精確和可重復(fù)的解決方案，用于測(cè)量碳納米管基材料和硅納米線(xiàn)的電阻。

2182A/J 2182A型納伏表電壓電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量納伏特的三種方法：

直流納伏表。直流納伏特表和靈敏的數(shù)字萬(wàn)用表都通過(guò)使用長(zhǎng)積分時(shí)間和高濾波讀數(shù)來(lái)最大限度地減少直流附近的帶寬，從而提供低噪聲直流電壓測(cè)量。不幸的是，這種方法有局限性，特別是在樣品中產(chǎn)生熱電壓并且連接變化，因此長(zhǎng)積分時(shí)間并不能提高測(cè)量精度。2182A型噪聲規(guī)格僅為6nV p-p，是噪聲較低的數(shù)字納米電壓表。

AC技術(shù)。長(zhǎng)積分和濾波讀數(shù)技術(shù)的局限性導(dǎo)致許多人使用AC技術(shù)來(lái)測(cè)量低電阻和電壓。在該方法中，對(duì)樣品施加AC勵(lì)磁，并以同一頻率和最佳相位同步檢測(cè)電壓。雖然該技術(shù)消除了變化的直流分量，但在許多高頻實(shí)驗(yàn)中，用戶(hù)可能會(huì)遇到與雜散電容或L/R時(shí)間常數(shù)引起的相移相關(guān)的問(wèn)題。在低頻時(shí)，由于降低AC頻率以最小化相移，放大器噪聲增加。

電流反轉(zhuǎn)法。2182A模型針對(duì)電流反轉(zhuǎn)法進(jìn)行了優(yōu)化，該方法結(jié)合了兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。在這種技術(shù)中，將直流測(cè)試電流進(jìn)行反轉(zhuǎn)，然后確定由于電流差而導(dǎo)致的電壓差。通常，這種測(cè)量是在幾赫茲的頻率下進(jìn)行的(這個(gè)頻率剛好高到足以在熱電壓發(fā)生變化之前將電流反轉(zhuǎn))。2182A型在幾百毫秒到幾秒鐘的測(cè)量時(shí)間內(nèi)具有低噪聲性能，這意味著與樣品和連接的熱時(shí)間常數(shù)相比，反轉(zhuǎn)周期可以設(shè)置得相當(dāng)小，有效地降低了熱電壓的影響。