高精度材料電阻率測試儀系列

技

術(shù)

方

案

書

產(chǎn)品概述

功能與特性可使靈敏測量的置信度 zui大化

高精度材料電阻率測試儀不僅提供了行業(yè)的測量功能，并且憑借 的新特性 zui大程度地增強(qiáng)您的測量置信度。飛安表/皮安表和靜電計(jì)具有 0.01 fA (10^-17 A)  zui小電流分辨率，可滿足當(dāng)前和未來的微弱電流測量需求。靜電計(jì)內(nèi)置的1,000 V 電壓源支持測量高達(dá) 10 PΩ (10¹⁶ Ω) 的電阻，儀器還可與公司業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的高阻計(jì)附件搭配使用。另外，飛安表/皮安表和靜電計(jì)均提供電池供電型產(chǎn)品，以消除交流電源線噪聲。電池供電模式*地減少了測量噪聲，實(shí)現(xiàn) 的低電平測量。

與傳統(tǒng)的皮安表和靜電計(jì)不同，采用 4.3 英寸彩色 LCD 圖形用戶界面(GUI)，提供多種視圖模式以便用戶觀察數(shù)據(jù)。除數(shù)字格式外，測量數(shù)據(jù)還可以轉(zhuǎn)換為圖像、直方圖及趨勢圖的形式。*的前面板功能可在不依賴外部 PC 下捕獲瞬態(tài)信號特性并快速地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。還能夠幫助用戶維持外部布線和夾具的測量完整性。儀器增添了測試設(shè)置完整性檢查軟件，允許用戶比較在不同布線和夾具配置下的儀器噪聲電平，進(jìn)而確定和隔離測量系統(tǒng)中的噪聲敏感區(qū)域。除了上述令人印象深刻的測量功能外，還提供了一些使用簡便的測量輔助功能，可讓那些從未接受或已接受過電氣工程部分培訓(xùn)的用戶輕松地完成復(fù)雜的電氣表征。

主要技術(shù)指標(biāo)

*的圖顯皮安表/靜電計(jì)可測量低至 0.01 fA 的電流和高達(dá) 10 PΩ 的電阻

主要特性

– 0.01 fA (10-17 A)  zui小電流分辨率, 2 pA 至 20 mA 電流量程, 6.5 位分辨率

– 在 zui低電流量程內(nèi)的內(nèi)阻壓降小于 20 μV

– 讀取速率高達(dá) 20,000 讀數(shù)/秒

– 提供電池供電型產(chǎn)品, 以消除電源線噪聲并進(jìn)行測量1

– 內(nèi)置 ±1,000 V 電壓源 2

– 測量高達(dá) 10 PΩ (1016 Ω) 的電阻 2

– 輸入阻抗 > 200 TΩ, 支持高達(dá) 20 V 的電壓測量 2

– 獨(dú)立的電流和電壓測量2

– 6.5 位分辨率可實(shí)現(xiàn)低至 2 nC 量程的電荷測量2

– 溫度和濕度測量 2

– 四種視圖模式 (儀表視圖、圖形視圖、直方圖、滾動(dòng)視圖)

– 簡單易用的自動(dòng)導(dǎo)航特性, 便于選擇 *的量程和積分時(shí)間

– 測試設(shè)置完整性檢查功能選件, 可隔離噪聲源

– 多功能接口 (USB 2.0: LAN、GPIB、LXI Core)

– USB (前面): 存儲數(shù)據(jù), 保存/調(diào)用設(shè)置信息

– 免費(fèi) PC 控制軟件

應(yīng)用實(shí)例

– 材料科學(xué)(生物材料、陶瓷、橡膠、薄膜、介質(zhì)材料、電化學(xué)材料、鐵電材料、石墨烯、金屬、有機(jī)材料、納米材料、聚合物、半導(dǎo)體等)

– 電子元器件(電容器、電阻器、二極管、傳感器、TFT 和 CNT 等類型的晶體管、光電器件、太陽能電池等)

– 電子/非電子系統(tǒng) (離子束、電子束、傳感系統(tǒng)、粒子測量、嵌入式精密儀器等)

0.01 fA 分辨率

為什么至關(guān)重要 ?

許多材料科學(xué)和器件表征應(yīng)用要求測試設(shè)備能夠測量超微弱電流，但傳統(tǒng)的數(shù)字萬用表 (DMM) 不能做到這一點(diǎn)。飛安表/皮安表和靜電計(jì)提供行業(yè)的 0.01 fA 電流測量分辨率，從而能夠進(jìn)行精確、詳細(xì)的測量，性能遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)的皮安表和靜電計(jì)。因此您可以確定， 將會(huì)滿足您的未來電流測量要求。

出色的 0.01 fA 分辨率結(jié)合其他*特性, 助您解決以往棘手的測量問題

解決方案 1: 為用戶提供了時(shí)域視圖 (滾動(dòng)視圖),可以讓您直觀地選擇何時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲。

圖形用戶界面提供了滾動(dòng)視圖，以圖形方式實(shí)時(shí)地顯示捕獲數(shù)據(jù)，并可存儲多達(dá) 100,000 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，以備用戶日后檢索。高達(dá) 100 kHz 采樣率的時(shí)域視圖可顯示實(shí)時(shí)測量趨勢，引導(dǎo)用戶深入探索被測器件 (DUT) 的動(dòng)態(tài)特性。提供靈活的圖形顯示功能，以簡化數(shù)據(jù)分析。在圖形視圖中，靜電計(jì)可用內(nèi)置電壓源的數(shù)值或電壓測量數(shù)據(jù)在屏幕上繪制 I-V 曲線，也可輕松地繪制多種其他的 X-Y 圖，包括 I-t、V-t、R-t、Q-t 和 I-R 等 (特定的圖形顯示功能取決于所使用的產(chǎn)品型號)。這種*且功能齊全的圖形顯示特性將幫助用戶深入分析靈敏測量。

測量問題2：數(shù)顯儀器在 zui低有效位數(shù)時(shí)往往呈現(xiàn)出不穩(wěn)定現(xiàn)象，而且不會(huì)提供測量平均值和標(biāo)準(zhǔn)差信息。

解決方案 2: 您可以借助實(shí)時(shí)直方圖特性立即查看和評測數(shù)據(jù)分布

所有的低電平測量都會(huì)帶有統(tǒng)計(jì)不確定性，因?yàn)闇y量條件的微小波動(dòng)都會(huì)帶來測量結(jié)果的隨機(jī)變化。傳統(tǒng)的解決方法是借助直方圖對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行測試 (一般是在 PC 中)。然而，如果您需要執(zhí)行多次測量和測試設(shè)置調(diào)試，這個(gè)過程就會(huì)變得單調(diào)乏味。

B2980A系列的數(shù)據(jù)捕獲速度有多快？    

測量速度一般由積分設(shè)置中的孔徑時(shí)間決定，通常與電源線性周期數(shù) (PLC) 成正比?？讖綍r(shí)間越短，效果越好，因?yàn)樽銐虻钠骄鶗r(shí)間可避免電源線噪聲對測量的影響。

然而由于傳統(tǒng)儀器的讀取速率相對緩慢，尤其在孔徑關(guān)閉后需要長時(shí)間操作，因而不能捕獲快速瞬態(tài)信號。相比之下，具有快速讀取速率 (20,000 讀數(shù)/秒)和流線型系統(tǒng)架構(gòu)，操作時(shí)間大幅度縮短。因此即便是 zui低 PLC 設(shè)置，B2980A 系列中的數(shù)據(jù)采樣功能同樣適用，可捕獲更詳細(xì)的被測器件響應(yīng)。下面實(shí)例對比了傳統(tǒng)儀器和 數(shù)據(jù)采樣功能。這一實(shí)例表明，能以 4 倍于傳統(tǒng)儀器的計(jì)時(shí)分辨率進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲，因?yàn)槠錅y量開銷較低。

與傳統(tǒng)儀器不同的是，提供實(shí)時(shí)自擴(kuò)展的直方圖顯示功能，用以不間斷地更新平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，使您能迅速調(diào)試測量設(shè)置，避免了在測量后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的麻煩。直方圖可在儀表視圖中顯示，允許您對比直方圖上的累積數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。注 : 直方圖支持的 zui大數(shù)據(jù)記錄數(shù)是 10 萬。

解決方案 3: 提供電池供電型產(chǎn)品,可以消除電源線噪聲, 增強(qiáng)低噪聲測量性能。

交流電源線噪聲對測量靈敏度有著*影響。通過集成一個(gè)或多個(gè) PLC，可將交流電源線噪聲對測量的影響降至 zui小。然而， 憑借自身出色的噪聲性能也無法*消除噪聲 (除非使儀器*隔離)。由此，飛安表/皮安表和靜電計(jì)均提供電池供電型產(chǎn)品，使您能在沒有電源線噪聲的條件下進(jìn)行測量。正常工作條件下，兩款電池供電型的工作時(shí)間分別是 7 小時(shí) 和 5 小時(shí)，在電池電量低于 5% 時(shí)會(huì)自動(dòng)保存您的測量數(shù)據(jù)和測量設(shè)置信息。除了消除噪聲外，它們還為您帶來了便攜性優(yōu)勢，您可以在任何地方使用儀器。

本底噪聲有多低?

甚至在 PLC 積分時(shí)間為 0.1 的交流模式下，*設(shè)計(jì)仍能保證其電流測量性能遠(yuǎn)勝過傳統(tǒng)的皮安表和靜電計(jì)。下圖對比了多個(gè)儀器在相同測量條件下的電流測量噪聲電平。如圖所示，可以更快速地測量更低的噪聲，削弱了用戶在測量速度與精度之間權(quán)衡利弊的必要性。

三軸電纜優(yōu)于競爭產(chǎn)品的原因有哪些?

三軸電纜是微弱電流測量應(yīng)用的*器件，生產(chǎn)廠商眾多。三軸電纜的絕緣層和內(nèi)護(hù)套之間還有一個(gè)半導(dǎo)體層，旨在 zui大限度地減少層間摩擦產(chǎn)生的摩擦電。因此，公司三軸電纜基本沒有受到電纜振動(dòng)的影響，能得到更精確、更穩(wěn)定的測量結(jié)果。所有型號均配有一根 1.5 米的三軸電纜。

測量問題 4: 驗(yàn)證測量布線完整性是

實(shí)現(xiàn)精確測量的關(guān)鍵, 這一功能是傳

統(tǒng)儀器所不具備的。

解決方案 4: 可選軟件及附件有助于降低布線復(fù)雜程度

在進(jìn)行靈敏測量時(shí)，布線的設(shè)計(jì)和連接也是用戶面臨的難題之一。引起測量噪聲或不穩(wěn)定性的因素有很多，譬如布線不合理、電纜質(zhì)量差或保護(hù)不當(dāng)；但是，透過這些因素來判斷測量夾具故障的根源并不容易。傳統(tǒng)儀器一般僅提供 *實(shí)踐指南，無法幫助用戶解決這類故障。相比之下，提供了測試設(shè)置完整性檢查功能，可離析由測試設(shè)置元素引起的噪聲，包括電纜、適配器、屏蔽室、測試艙等，然后在前面板圖形用戶界面上用表格形式顯示信息。如下圖所示，用戶使用測試設(shè)置完整性檢查功能，能夠比較無電纜連接的儀器與已連接多個(gè)設(shè)置元素的儀器的噪聲電平。通過對比不同的設(shè)置元素所引起的噪聲電平 (作為標(biāo)準(zhǔn)差)，用戶可以輕松判斷電纜及任意給定測量所需的其他設(shè)置元素的質(zhì)量。

沉淀時(shí)間相比傳統(tǒng)儀器要快多少?

在比較儀器的沉淀時(shí)間時(shí)，您需要了解每一臺儀器如何定義這項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。大部分傳統(tǒng)儀器將沉淀時(shí)間定義為一個(gè)信號穩(wěn)定到 zui終值的 10% 所需要的時(shí)間。但設(shè)置為 zui終值的0.1%。通過減少介電吸收(DA) 可獲得更快的沉淀時(shí)間 (建立精度為 0.1%)，即使在量程較低的地方也是如此。參見下圖。

具備創(chuàng)新的測量功能, 使初學(xué)者和有經(jīng)驗(yàn)的用戶都能充分利用其*的測量功能

測量輔助功能可降低低電平測量難度

選擇適合低電平測量的量程和孔徑時(shí)間并不總是那么簡單，因?yàn)檫@些設(shè)置受到目標(biāo)器件/樣本特征和測量條件 (噪聲、溫度、濕度等) 的影響。鑒于此，選擇 *測試設(shè)置對于初學(xué)者甚至有經(jīng)驗(yàn)的用戶都非常有挑戰(zhàn)性。好消息是，配置了各種測量輔助功能，以提高您的測量工作效率。

您通過導(dǎo)航鍵可以輕松地查找 *量程和孔徑時(shí)間(速度)參數(shù)。右欄顯示了導(dǎo)航鍵的工作原理。

"保存" 和 "調(diào)用" 鍵確保您不會(huì)丟失經(jīng)過長時(shí)間的試錯(cuò)過程所得到的設(shè)置參數(shù)。

導(dǎo)航特性如何工作?

具有創(chuàng)新的測量導(dǎo)航功能，可幫助用戶優(yōu)化孔徑時(shí)間和量程。如下所示，導(dǎo)航特性使用三個(gè)預(yù)編程量程-孔徑時(shí)間曲線，覆蓋了大多數(shù)的邏輯組合。默認(rèn)情況下，測量 zui先使用 "常態(tài)" 曲線及適當(dāng)量程。但如果測量數(shù)據(jù)存在噪聲，則需按下"高分辨率" (Fine Res) 鍵，將設(shè)置切換為 "穩(wěn)態(tài)" 曲線。這將自動(dòng)延長孔徑時(shí)間，降低噪聲。另外，如果您想要快速地進(jìn)行粗略測量，可將設(shè)置切換為 "快速" 曲線，這會(huì)節(jié)省測量時(shí)間。

借助導(dǎo)航特性中的預(yù)定義曲線，新手工程師和研究人員將能快速地進(jìn)行低電平測量，可以*不必費(fèi)心去選擇適當(dāng)?shù)目讖綍r(shí)間和量程。如果在執(zhí)行某個(gè)特定類型測量時(shí)需要定制設(shè)置，有經(jīng)驗(yàn)的用戶能夠覆蓋這些曲線，然后啟用儀器的純手動(dòng)模式。

免費(fèi)的 PC 軟件及多個(gè)接口選件提供靈活的遠(yuǎn)程控制

圖形用戶界面?？焖?IV 軟件通過多個(gè)常用接口與 B2980A 系列進(jìn)行通信: LAN、GPIB (連接 zui多 4 個(gè) B2980A 系列產(chǎn)品) 和 USB (連接 1 個(gè) B2980A 系列產(chǎn)品)。該軟件的功能與 B2980A 系列的前面板相差無幾，并且還能自動(dòng)將測量數(shù)據(jù)導(dǎo)出為 Microsoft Excel 表格，在 PC 上進(jìn)行進(jìn)一步分析。Web 界面嵌入到每一臺儀器，僅通過 PC 上的 LAN 接口訪問。

快速 IV 測量軟件還支持其他的 B2900A 精密儀器 (B2900A 系列電源 / 測量單元和 B2960A 系列低噪聲電源)。

即插即用儀器驅(qū)動(dòng)程序簡化了編程

用戶想要?jiǎng)?chuàng)建定制軟件，可使用 B2980A系列的 IVI-C和IVI-COM驅(qū)動(dòng)程序，或者在美國國家一起公司的網(wǎng)站上下載驅(qū)動(dòng)程序。

公司 B2900A 系列

B2980A 系列是 B2900 精密儀器系列的新成員。B2900 系列可提供多種精密電源和測量解決方案。B2900A 系列電源/測量單元(SMU) 具有 6.5 位分辨率，可支持 100 nV/10 fA 電源和測量功能。B2960A 系列低噪聲電源具備 6.5 位電壓源/電流源分辨率和10 μVrms 本底噪聲。B2900A 系列 SMU 和 B2960A 系列電源的輸出范圍均是 ± 210 V 和 ± 3 A (直流) 或 ±10.5 A (脈沖)，并采用相同的彩色 LCD 圖形用戶界面。有關(guān) B2900 精密儀器系列的更多信息，

高性能附件和效能工具 (可選) 的兼容性表

技術(shù)指標(biāo)和特征

注

條件 : 適當(dāng)調(diào)零, 6½ 位, 1 臺 PLC, 中值濾波器接通, 移動(dòng)平均值是 10 點(diǎn)

補(bǔ)充特征

 zui終值的 0.1 %

常模抑制比，積分時(shí)間 = 1, 2, …, 100 PLC；電源線頻率 ± 0.1%

注

條件: 自動(dòng)電壓源歐姆, 適當(dāng)調(diào)零, 6½ 位, 1 臺 PLC, 中值濾波器接通, 數(shù)字濾波器 = 10 個(gè)讀數(shù)

在手動(dòng)模式下, 根據(jù)特定的源電壓和被測電流, 可以算出電阻。測量精度由電壓源精度和電流表精度決定, 如下: 測量誤差 = R 讀數(shù) x (電壓 % 誤差 + 電壓偏置誤差/電壓 + 電流測量 % 誤差 + 10 x 電流測量偏置誤差/電流量程)

自動(dòng)模式和手動(dòng)模式的電流量程是: 電流量程的 10% ≤ 被測電流 ≤ 電流量程的 *

注

條件：適當(dāng)調(diào)零，6½ 位，1 臺 PLC

常模抑制比, 積分時(shí)間 = 1, 2, ..., 100 PLC; 電源線頻率 ± 0.1 %

共模抑制比: 1 kΩ LO 引線不平衡電阻。給 PLC 積分時(shí)間增加 NMRR

注：

條件：適當(dāng)調(diào)零, 6½ 位, 1 ms 孔徑,技術(shù)指標(biāo)在電荷收集 1 至 10 ms 內(nèi)有效。

對于 NULL 和測量的時(shí)間間隔, 精度技術(shù)指標(biāo)增加了 6 fC/s

注

補(bǔ)充特征

10 Hz 至 20 MHz: 補(bǔ)充特征

開路負(fù)載

注：

不包含熱電偶的熱電偶精度, 包含濕度傳感器的溫度探頭精度

支持的濕度傳感器: E+E Electronik 的 EE07 數(shù)字溫濕度探頭

注：

包含傳感器精度

注：

50 Hz, 固定量程

注：

補(bǔ)充特征

注：

1. 獨(dú)立, LCD 開啟, 輸入打開, 輸出關(guān)閉, 自動(dòng)觸發(fā) 2 μA 固定量程