1. 在低电平测量中通常需要哪些仪器？
直流电压、直流电流和电阻值测量，是人们在使用数字多用表（英文简称为DMM）时经常测量的参数，通常这些仪器对于测量大于1μV或 1μA或小于1GΩ的信号是足够的了。但是，当测量那些对仪器灵敏度的要求已接近理论极限的低电平信号时，必须使用诸如静电计、皮安表和纳伏表等更灵敏的仪器。
2. 什么是静电计？
静电计是一种高度精密的直流多用测量仪表。不仅可以完成一般直流数字多用表的测量功能，凭借特殊的输入特性和高灵敏度，静电计也可胜任常规多用表力所不及的电压、电流、电阻和电荷的测量。
在下列条件下必须使用静电计：
1. 检测时测量的范围已超过了常规仪器的允许极限：
* 电流小于10nA（10-8A）
* 电阻大于1GΩ（109 Ω）
2.负载误差必须最小化，如：
* 被测电压源电阻高于100MΩ（含100MΩ）
* 测量电流时的输入端压降要求小于几百毫伏时（对只有几伏或更低电压的源测量电流时）
3.需要电荷测量功能
4.被测量信号位于或接近图1-2中所示的约瑟夫逊噪声极限区域。
静电计的其它特点是容易操作，可靠和坚固耐用。
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3.请介绍一下电压表、安培计、欧姆计和库仑计的基本功能？
电压表功能
静电计的输入电阻非常高，其典型值可达100TΩ（1014Ω），而且输入偏置电流小于3fA（3x10-15 A）。这种性能决定了其能够以非常小的电路负载来测量电压 。
由于具有高输入电阻和低偏置电流，静电计电压表对被测电路的影响极小。结果静电计常被用来测量一般多用表无法检测的电压值，例如静电计可以测量一个500pF电容器上的电压，而不会使该电容器明显地放电。它还能够测量压电晶体和高阻抗pH计电极上的电位。
安培计功能
做为安培计，静电计能够测量仅由理论极限值或仪器的输入偏置电流所限制的微弱电流，而且其输入端压降比普通的数字多用表要低的多。
基于极低的输入偏置电流和输入端压降，静电计能够检测低至1fA（10-15A）的电流。由于具有极高的灵敏度，故可用于测量光电倍增管和电离室输出的电流，以及诸如半导体、质谱仪和其它设备中的微弱电流。
欧姆计功能
静 电计可以用恒流法或恒压法测量电阻。使用恒流法时，静电计的高输入电阻和低偏置电流使它可以测量高达200GΩ的电阻。使用恒压法时，静电计向未知电阻施 加恒定的电压，测量电流，然后计算出电阻值。这种方法的好处在于可以在已知电压下测量未知电阻器。使用这种方法静电计，可以测量高达10PΩ（1016Ω）的电阻 。
库仑计功能
电流积分和电荷测量是只有静电计才具有的功能，在数字多用表中找不到这样的功能。静电计中的库仑计可以检测低至10fC（10-14C）的电荷，相当于一个有源积分器电路，因而具有极低（通常低于100μV）的输入端压降。
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4.数字万用表在低电平测量中的作用？
数字多用表品种繁多、范围很宽，它包括了从廉价的 3 1/2位手持机型到高精确度的系统式数字多用表。由众多制造商生产的多数型号性能都不能接近前面所讨论的测量理论极限。这种限制并不意味着数字多用表是一 种不适用的仪器，事实上绝大多数测量都是在远离理论极限的水平进行的，而数字多用表正是为满足这种常规测量需要而设计的仪器。
虽然低电平测量定义 为趋近于理论极限，且在数字多用表量程以外，但是现代科技缩小了数字多用表和低电平测量仪器之间的差距。例如更灵敏的数字多用表可以检测到10nV的直流 电压，分辨10pA的直流电流和测量高达1GΩ的电阻。虽然这些性能指标与前述的更灵敏的静电计相比仍有相当不足，但在数字多用表与纳伏表、皮安计、静电计或SMU的差别仅在于测量的量级，当测量接近理论极限时，必须考虑全部的影响因素，而测量远离极限时，只需关心少数几个基本参数即可，如准确度、负载影响等。
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5.源-测量单元（SMU）的定义？
顾名思义，源-测量单元（SMU）同时具有测量和源两种功能。在测量仪器上附加电流和电压源功能，为各种低电平测量应用提供了额外的灵活性。例如：很高的 电阻值可以通过在其两端施加电压，测量流过的电流值而获得。增加了源功能的SMU显然较使用几台独立的仪器更方便，更适于应用在检测产生I-V特性曲线的 半导体芯片或其它器件的测试方面。
典型的SMU可提供以下四种功能
* 电压测量
* 电流测量
* 电压源
* 电流源
这些功能可以单独使用亦可按下列方式组合使用
* 做为电压源的同时测量电流，或
* 做为电流源的同时测量电压
SMU的许多特性类似于静电计，因此它适用于低电平测量。其输入电阻非常高（典型值为100TΩ或更高），做高源内阻电压测量时减小了电路的负载误差。极小电流测量灵敏度类似于皮安表，有的低于10fA。
源－测量单元的另一个重要特点是其扫描功能。无论电压还是电流均可以特定的增量在指定的量程内进行扫描，同时测量每一阶梯的电流或电压值。SMU内置的源-延迟-测量循环可以使测量速度最优化，以保证当电流需要足够的建立时间和测量的完整性。
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6. 准确度术语的定义是什么？
灵敏度(SENSITIVITY) － 仪器所能检测得到的信号中的最小变化量。
分辨率(RESOLUTION) － 仪器所能检测到的最小信号所占的比例分量。
重复性(REPEATABILITY) － 在相同测试条件下相邻的成功测量结果之间的一致性。
再现性(REPRODUCIBILITY) － 在给定的变化条件下，相同量值测试结果之间的一致性。
绝对准确度(ABSOLUTE ACCURACY) － 测量结果与被测量真值或其标准认定值之间的接近程度。准确度常被分成增益和偏置二项。
相对准确度(RELATIVE ACCURACY) － 用被测值与参考值之间的相对关系表示出的测量准确度。
误差(ERROR) － 与被测量值的真值相比测量的偏差（差值或比值）。请注意真值就其本质而言是不可确定的。
随机误差(RANDOM ERROR) － 受随机分布误差影响的大量测量结果的平均值与真值的偏差。
系统误差(SYSTEMATIC ERROR) － 受系统自身分布误差影响的大量测量结果的平均值与真值的偏差。
不确定度(UNCERTAINTY) － 对测量中可能产生的误差的评估，即估计与被测量的实际量值可能产生的偏差范围。不确定
度与准确度相反。
精度(Precision)是一个与这里定义的许多术语相比更加定性的指标，指测量中不确定性的程度。适用于可重复性或可复现性测试等场合，而不适用于在其他应该用准确度（ACCURACY）的场合。
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7. 准确度的技术指标受哪些因素影响？
准确度的技术指标，由于温度和时间漂移等因素的影响会有所降低。如下所述：
温度系数
工作环境的温度能够影响准确度。因此，仪器的技术指标通常是在规定的温度范围内给出的。吉时利公司新的静电计、纳伏表、数字多用表和SMU的准确度技术指标，通常都在18℃到28℃的温度范围内给出。在这个温度范围之外，规定了温度系数，如±（0.005%+0.1 字）/℃，或者±（读数的5ppm+量程的1ppm）/℃。和准确度技术指标一样，对数字显示仪器来说，温度系数表达为读数的百分数加上最低有效位的字数（或者读数的ppm+量程的ppm）。 如果仪器工作在18℃到28℃的温度范围之外，必须考虑这个系数。按照前面介绍的方法可以计算出低于18℃或高于28℃时的误差。
时间漂移
大 多数电子仪器，包括静电计、皮安表、纳伏表、数字多用表、SMU 和数字源表仪器的准确度和其它参数，在长时间内无论设备是否工作，都会变化。由于这种变化，仪器的技术指标通常都指明一个时间间隔。超过这个时间间隔就不 能保证仪器的准确度。这个时间间隔在仪器的技术指标中给出，通常为90天或1年。前面我们已经注意到，传递稳定度的技术指标是在很短的时间（典型值为5到 10分钟）内规定的。
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