如何应对测试系统中引起电流测量误差的内外部偏置电流?
测试系统中任何额外产生的电流都会加到被测电流中去而引起误差。这种电流可以在内部产生,如仪器的输入偏置电流;也可以从外部而来,如来自绝缘子和电缆。偏置电流可以在仪器内部产生(输入偏置电流),也可以由外部电路产生(外部偏置电流)。
① 输入偏置电流
当输入端开路时,理想安培计的读数应当为零。然而,实际的安培计在输入端开路时的确有一些小的电流。这种电流称为输入偏置电流,是由有源器件的偏置电流以及流过仪器内部的绝缘子的泄漏电流所引起的。皮安计、静电计和SMU中产生的偏置电流在仪器的技术指标中给出。如2-17所示,输入偏置电流叠加到被测电流上,所以仪表测量的是两个电流之和:
IM = IS + IOFFSET
输入偏置电流可以通过盖上(capping)输入连接器并选择最低的电流量程来决定。用大约5分钟的时间使仪器达到稳定,然后读取读数。该读数应当在仪器的技术指标之内。
从测量结果中减去输入偏置电流的另一种方法是使用安培计的相对(REL或ZERO)功能。在开路的情况下使读数达到稳定,然后打开REL功能。建立REL值以后,以后的读数就都是实际输入值和该REL值之差。
②外部偏置电流
外部偏置电流可以由与安培计相连的绝缘体上的离子沾污产生。这种偏置电流也可以由摩擦电效应和压电效应等原因在外部产生。如图2- 18所示,外部偏置电流也加到源电流上,仪表显示的也是这二者之和。
外部偏置电流可以用仪器的电流抑制功能(如果有此功能的话)来消除,也可以用一个比较稳定、安静的外部电流源来消除,如图2-19所示。采用这种方法时,仪表测量的电流为:
IM = IS + IOFFSET - ISUPPRESS
如果IOFFSET和ISUPPRESS大小相等、极性相反,则:
IM = IS
采用外部电流源的好处是IOFFSET可以等于甚至大于仪器满量程之值,只要IOFFSET - ISUPPRESS 比较小即可。
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