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專業(yè)儀器設備和測試方案供應商——上海堅融實業(yè)有限公司JETYOO INDUSTRIAL & 堅友（上海）測量儀器有限公司JETYOO INSTRUMENTS，由前安捷倫Agilent【現 是德KEYSIGHT】產品工程師——堅 JET 和 吉時利KEITHLEY【現 泰克Tektronix】忠實用戶使用工程師——融 YOO于2012年共同創(chuàng)立，志在破舊立新！*電子測量行業(yè)代理經銷商只專業(yè)做商務銷售，不專業(yè)做售前測試方案，不專業(yè)做售后使用培訓的空白。
KEYSIGHT是德B2985A高阻計高電阻測試方案應用實例
– 材料科學(生物材料、 陶瓷、 橡膠、 薄膜、 介質材料、 電化學材料、 鐵電材料、 石墨烯、 金屬、 有機材料、 納米材料、 聚合物、 半導體等)
– 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(離子束、 電子束、 傳感系統、 粒子測量、 嵌入式精密儀器等)
是德KEYSIGHT皮安表B2981A，B2983A，是德KEYSIGHT高阻表B2985A，B2987A產品概述
Keysight B2980A系列飛安表/皮安表和靜電計/高阻計憑借*的新特性增強您的測量置信度。 飛安表/皮安表和靜電計具有 0.01 fA (10-17 A)zui小電流分辨率， 可滿足當前和未來的微弱電流測量需求。 靜電計內置的1,000V電壓源支持測量高達10PΩ(1016 Ω)的電阻， 儀器還可與是德科技業(yè)經驗證的高阻計附件搭配使用。 另外， 飛安表/皮安表和靜電計均提供電池供電型產品， 以消除交流電源線噪聲。 電池供電模式極大地減少了測量噪聲， 實現*的低電平測量。
與傳統的皮安表和靜電計不同， B2980A系列采用 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據。 除數字格式外， 測量數據還可以轉換為圖像、 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行統計分析。 。 B2980A系列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， 進而確定和隔離測量系統中的噪聲敏感區(qū)域。 除了上述令人印象深刻的測量功能外， B2980A系列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的用戶輕松地完成復雜的電氣表征。
Keysight B2980A系列提供四種型號， 使用戶能夠靈活地根據實際測試需求選購適當儀器。
KEYSIGHT是德B2985A高阻表B2987A高電阻測量技術解決方案引言
以前， 工程師在執(zhí)行高電阻和電阻率測量時， 必須對測量專業(yè)技術非常熟悉才能獲得準確的測量結果。 因為超低電流測量極易受到各種環(huán)境因素的影響。 造成誤差的來源通常有: 泄漏電流、 放電電流或吸收電流、 測試設備接地/浮置問題， 以及測試設備物理結構所產生的環(huán)境噪聲等等。
是德科技靜電計/高阻計 (B2985A/B2987A)可以提供出色的 10 aA (0.01 fA)zui小電流分辨率、 10 PΩ (1016 Ω) 電阻測量功能， 及其他許多功能特性， 例如直方圖和趨勢圖視圖、 直觀的測量導航， 因此能夠顯著增強用戶的測量信心。
直方圖和趨勢圖 (滾動視圖)視圖可以快速顯示測量狀態(tài)的概況， 使您能夠立即確定測試問題。 測量導航助手可以幫助您正確設置測量參數， 即使您原來根本不熟悉設置步驟也不用擔心。
本技術概述講解了B2985A/87A如何幫助您輕松、 精確地執(zhí)行高電阻測量。
注: B2987A內置充電電池， 因此不用連接交流電源也能使用。
Keysight B2985A/87A測量資源
圖 1顯示了KEYSIGHT是德B2985A高阻表B2987A測量資源的原理圖， 其中包括一個電壓源 (Vs)、 一個電流表和一個電壓表。 默認情況下， B2985A/87A 在開機時， 電流表和電壓表的測量公共端連接到電壓源的低側 (Vs Low)。 不過， 您可以輸入簡單的命令， 控制內部開關(Vs低側端接開關)切斷Vs低側端子與電路公共端的連接。 這意味著電壓源(Vs)和電流表/電壓表資源可以彼此獨立地使用。
注: 浮置測量公共端的功能給予儀器更大的靈活性， 使其適用于更廣泛的應用。
圖1. B2985A/87A測量資源。
本文中使用的重要術語:
在極小電流中使用的公制前綴:
‾ -千兆(P)=10 15
‾ -兆(T)=10 12
‾ -十億(G)=10 9
‾ -兆分之一(p)=10 -12
‾ -千萬億分之一(f)=10 -15
‾ -十的十八次方分之一(a)=10 -18
1. 浮置和接地測量
如圖 2所示，KEYSIGHT是德B2985A高阻表B2987A有兩種高電阻測量配置 (浮置和接地)， 因此支持測試設備在這兩種情況下執(zhí)行測試。 圖 2(a)顯示的是被測器件 (DUT)浮置， 不與大地相連的情況。
在這種情況下測量高側端子與低側端子之間的電阻。 請注意， 雖然低側浮置， 但寄生電阻和電容可能提供一條"潛在的接地通路"。 此時， 在低側端子上連接一個直流偏置電源， 可以解決這個問題。 圖2(b)顯示了被測器件接地的情況。 由于低側接地， 所以測試電壓應用和電流測量必須在被測器件的高側端子上進行。
浮置器件測量
圖 3(a)顯示的是浮置器件測量的電路圖。 測試設備連接到 Vs高側輸出端和電流表輸入端之間。 由于電流表要測量極小的電流， 并且容易受到噪聲的干擾， 所以它需要貼近接地電位， 以屏蔽測試設備的影響， 提高測量結果的準確性。
接地器件測量
圖3(b)顯示的是接地器件測量的電路圖。 在這種配置中， 由于器件在一側接地， 所以電流表連接到Vs正輸出端。
圖 1 所示的體系結構使 B2985A/87A 很容易實施這兩種配置。 電流表的輸入端是三軸的， 內屏蔽起保護作用， 而外屏蔽連接到大地。 注: 雖然zui大保護電勢為500V， 但只要采取適當的預防措施， 測量是安全的。 因此， B2985A/87A的浮置和接地測量配置顯然可以用于廣泛的高電阻測量應用。
圖3. 高電阻測量模式。
2. 測量支持功能和技巧
高電阻測量在許多應用中都至關重要， 例如材料表征、 元器件測試、 成品檢測以及設備維護等。 可是由于并聯電容、 泄漏電阻和噪聲接收天線元件等寄生元件的存在， 許多應用中的測量并不是純粹的電阻測量。 因此， 要進行精確的高電阻測量， 需要具備一定的專業(yè)技術， 熟悉如何使用測量儀器的功能特性， 以消除這些寄生元件的影響。
下面的章節(jié)詳細講述了執(zhí)行精確高電阻測量所必需的技術。
滾動視圖和實時直方圖有利于噪聲數據的分析
許多時候， *消除測量噪聲是不可能的。 因此， 您必須了解噪聲的本質， 才能選擇有效的解決方案。 圖 4顯示了 B2985A/87A的圖形顯示能力如何顯示線路頻率噪聲干擾。
圖 4(b) 顯示了 KEYSIGHT是德B2985A高阻表B2987A如何同時顯示數值 (儀表視圖) 和數據趨勢 (滾動視圖)。 圖4(c)顯示了B2985A/87A的直方圖視圖， 該視圖可對測量數據執(zhí)行實時統計分析。
KEYSIGHT是德B2985A高阻表B2987A提供了兩種消除測量信號噪聲的方法: 測量速度和濾波。 測量速度有四種選擇: 快速(Quick)、 正常(Normal)、 穩(wěn)定(Stable)和手動(Manual)。 手動速度設置可由用戶定義。
注: 濾波器功能在后面的章節(jié)中詳細講授。
圖4(b)前半部分圖形所示的滾動視圖數據是使用快速測量設置獲得的， 數據含有較大的噪聲。 圖4(b)后半部分圖形所示的數據是使用正常速度測量設置獲得的， 而數據就比較穩(wěn)定。 圖4(c)直方圖視圖顯示了圖4(b)中的兩種數據集合對應的分布情況。 使用快速設置獲得的數據， 其直方圖分布呈現典型的正弦波特征， 表明電源線周期是主要的噪聲來源。 使用正常速度設置(在線路頻率上積分)獲得的數據， 其直方圖呈現*的可重復性， 表明正常速度有效地降低了噪聲。 一旦您知道噪聲的來源， 便可決定是降低電源上的噪聲， 還是將噪聲從測量數據中濾除。 請注意， 如果噪聲是對稱分布的， 那么您可以使用直方圖數據的平均值。
R
(a) 噪聲
(b) 包括滾動視圖的儀表視圖
(c) 實時直方圖視圖
快速 正常速度
速度設為正常
線路噪聲 速度設為快速
(示例)
滾動視圖
圖4. View(視圖)功能使噪聲源分析變得輕而易舉。
X-Y圖可直觀地確定數據收斂
圖 5 顯示了寄生元件的一些示例， 這些寄生元件有可能對高電阻測量產生影響。
圖 5(a)中， 與電阻器并聯的雜散電容器會導致收斂至zui終電阻值所需要的響應時間增加。 圖 5(b)顯示了一個絕緣電阻測量示例， 其中的電容介電吸收也會增加收斂時間。 圖 5(c)顯示的是通常與電壓有關的高電阻元件。 您很難通過在數字顯示屏上觀察這些變化來確定收斂時間。 圖 6顯示了 B2985A/87A的圖形視圖如何幫助您方便地監(jiān)測數據收斂。 在此示例中， 一個 100 GΩ 電阻測量瞬態(tài)在施加測試電壓后收斂至其zui終值。 通過用圖形顯示收斂響應， 您很容易觀察并確定測量結果達到穩(wěn)定的時間。 電阻值與電壓的關系可以用同樣的方法測得。
圖5. 在測量高電阻器件時遇到的寄生元件的示例。
保護端可以有效消除表面泄漏電流
圖 7(a)顯示了表面泄漏電流對超高電阻測量有何影響。 如果表面被污染 (例如曾經接觸過您的手)， 那么有可能形成電流泄漏路徑， 從而影響測量的準確性。 不過， 如果有圖7(b)所示的保護端連接， 那么表面上的一點可以連接到電流表的保護端， 使您可以消除表面泄漏導致的誤差。 由于保護端電勢與中心信號引腳上的電勢幾乎*相同， 所以電流表輸入端與保護端之間的電勢可以忽略不計。 另外， 由于表面泄漏電阻非常大， 所以從電流表流到保護端的電流幾乎為零。 注: 為了進行有效保護， 保護端電勢必須與電流表輸入電壓極為接近。 B2985A/87A保證在低電流測量范圍內兩者相差不超過20μV。
圖7. 高電阻器件等效電路示例。
圖6. 圖形視圖使您可以快速查看并確定電阻收斂時間。
KEYSIGHT是德B2985A高阻計高電阻測試方案操作步驟
高電阻測量示例
示例1.浮置電阻測量
以下部分介紹如何設置和測量電阻。 此例中使用 100 GΩ (1E11
Ω)的Keysight N1422A高值電阻箱。 測試裝置和測試資源框圖見
圖 8。 此例中使用的測量條件如下:
測試電壓: 10V
電流范圍: 200pA范圍(即I=V/R=10/1E11=1E-10=100pA)
注 1: 由于電流測量使用的是自動量程模式， 所以不必電流
測量范圍。
注2: 如果您的器件接地， 請參見例2。
按照下面的步驟設置和測量高阻值電阻器。
B2985A/87A前面板測量操作步驟
1.按 [View]鍵, 顯示 View功能鍵菜單。 然后按 [Meter View]
功能鍵。
使用香蕉頭至
接線片電纜連接
B2985A/87A 機箱接地
圖8. 高電阻測量的線纜連接和測試資源圖(浮置)。
(1) 按 鍵顯示 View 功能鍵。 (2) 按 鍵。
1.
2.
2.按下并選擇[OHMS (R)]輔助鍵, 然后按[More]輔助鍵以顯示[More 2 of 3]輔助鍵菜單。 按下并選擇[Hide Roll]輔助鍵, 關閉儀表視圖
下半部分顯示的滾動視圖。
(1) 按 鍵。
(2) 按 鍵, 直到 鍵出現。 (3) 按 鍵。
3.屏幕上顯示電阻測量模式的量程設置。 確定將量程設置為AUTO, 并將Spot Source Range設為20V。
4.旋轉 [Knob]將字段指針移至 Voltage Source值, 按 [Knob]編輯電壓。 Voltage Source值上的字段指針變成綠色 (EDIT), 狀態(tài)信息將
從MOVE變成EDIT。
旋轉 將字段指針移至 Voltage Source 值,
改成 EDIT 模式。
Status
并按下該旋鈕編輯電壓。
5.按[向左]鍵將電壓位設置為10V位置。 然后旋轉[Knob]將電壓設為10V, 按[Knob]鍵固定該電壓。
按 鍵, 并將編輯位移動到 10 V 量程。 旋轉 并將電壓值設為 10 V, 然后按 固定該電壓。
6.按電壓源[On/Off]鍵以輸出10V電壓, 然后按電流表[On/Off]鍵執(zhí)行測量。
7.按[Run/Stop]鍵, 開始連續(xù)的電阻測量。 AUTO指示標志顯示測量是在AUTO模式中重復進行。
注: 如果您按[Single]鍵， 測量將只進行一次。 測量進行當中， 屏幕上顯示"ARM"指示標志。
1. 啟動電壓源
2. 啟動電流表
8.如下圖所示, 滾動視圖和直方圖視圖可以在儀表視圖中顯示, 也可以在獨立的視圖中顯示。
按 輔助鍵在儀表視圖下半部分打開滾動視圖。
按 輔助鍵在儀表視圖下半部分打開直方圖視圖。
按 功能鍵打開獨立的滾動視圖。
按 功能鍵打開獨立的
直方圖視圖。
9.您可以使用測量導航鍵方便快捷地控制測量速度和量程。 Null (空值)鍵使您可以為其他測量設置基準點。 例如, 您可以使用空值功能對比一組電阻器中的電阻變化, 或監(jiān)測電阻變化幅度。 過濾功能可計算測量數據的數字平均值, 使您能夠在保持讀數穩(wěn)定的同時實現預期的積分時間和平均時間。
•
重置測量條件:
速度=正常
• 量程= 自動
測量速度控制
量程控制
測量導航鍵控制測試參數
空值鍵:
啟用或禁用空值
(取消偏置)功能。
過濾鍵:
設置中值或移動平均
過濾功能。
10. 您可以將測量配置和設置保存到內部存儲器或外部USB器件中。
下面的例子顯示了如何將設置保存到內部存儲器中。
1. 按[Save]鍵。 保存系統彈出菜單, 屏幕上會出現"選擇要保存到的存儲器位置"。
2. 選擇并按下一個功能鍵位置, 用于保存電流設置。 您可以按[Recall]鍵并選擇設置, 以調用以前保存的設置。
按 鍵并選擇一個存儲鍵, 以保存設置。
按 鍵可調用以前保存的設置。
例2. 接地電阻測量
圖 9顯示了接地測量的配置。 電流表連接到此配置的電壓源，電壓源低側和電流表低側 (公共端)之間的內部開關連接必須開路。 電壓源低側和機箱接地之間使用圖中所示的香蕉頭至接線
片電纜連接。 下面的步驟說明了如何配置接地測量。
圖9. 高電阻測量裝置(接地)。
使用香蕉頭
至接線片
電纜連接
機箱接地
N1422A B2985A/87A
香蕉頭電纜
三軸電纜
1.
- A +
+
Vs 100 G?
J2
Vs 低側
2.
Vs 高側
電流表
電流表公共端
N1422A
J1
B2985A/87A
三軸電纜
香蕉頭電纜
A 使用香蕉頭
電纜連接
將 Vs 低側到公共端
開關之間的電路開路
香蕉頭至
接線片電纜
高電阻測量示例續(xù)
斷開Vs低側與電流表低側之間的連接。 (參見圖9)
第 6 步
第 7 步
第 8 步
指示 Vs 低側與電流表公共端斷開
7. 按下旋鈕, 將輸入字段變成綠色的EDIT模式。
將Low Terminal State改成"Floating"。
8. 按[Apply]鍵, 然后按OK鍵。
Vs低側隨后被設置為浮置狀態(tài), 且與電流表公共端斷開連接。
第1步. 按[On/Off]鍵關閉電流表輸入和電壓源輸出。
電流表和電壓源
第2步. 重復按[View]鍵, 直到功能鍵中顯示[System Menu]功能鍵。
第3步. 按[System Menu]鍵, 然后按[Conig]功能鍵。
第4步. 按[Source]鍵。
第5步. 按[Connection ...]鍵。
第6步. Output Connection輸入面板顯示。 (第6步到第8步見圖10。 )
選擇旋鈕, 將光標移動到顯示"Low Terminal State"的輸入字段。
圖10. 將Vs低側設置為浮置狀態(tài)的步驟
9.要測量高電阻, 重復執(zhí)行例1中列出的步驟。
如果您已經根據例1設置好儀器, 那么按[ON/Off]鍵, 再按[Run/Stop]鍵, 將電流表和電
壓源設置為ON狀態(tài)。 圖11顯示了接地測量的示例數據。 請注意, 由于來自電流表輸入
端的電流沿負方向傳輸, 所以電阻值顯示為負值。 這表示測量是在接地模式下進行。
圖11. 接地高電阻測試示例。
高電阻測試附件
如果您經常需要在浮置和接地高電阻測量之間來回切換， 那么 N1414A高電阻測量通用
適配器 (圖 12)可以為您提供很大的方便。 您只需按下 N1414A上的一個按鈕， 便可在浮
置模式和接地模式之間輕松切換， 無需像圖9所示改變配置。
切換浮置與接地的開關
結論
Keysight B2985A/B2987A靜電計/高阻計可測量高達 10 PΩ (10 16)的電阻， 測量目標可以是接地和浮置配置的各種器件、 元件和材料。 它還具有電流表保護功能。 直方圖和滾動視圖， 加上時間采樣的X-Y圖形視圖， 能夠實時顯示當前正在進行的測量的重要信息。
空值和過濾功能不僅可以讓測量變得更方便， 而且極大增加了在高電阻測量應用中的適用范圍。 此外， 測量導航功能極大方便了測試的執(zhí)行操作。
Keysight B2985A/2987A 靜電計/高阻計使"難以設置且測量結果不確定的"高電阻測量變得 "容易設置， 而且測試結果非?？煽?。
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