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对于电流低于1毫微安培的应用，选择泄露电流最小并支持所需电压的连接器非常重要。这也是吉时利公司的源数据表，如237型高压源测量单元、2636A型双通道系统源数据表以及6430型亚FA程控数据源表，都使用三轴连接器的原因。标准的三轴连接器可以在1500V高压下安全运行，并涵盖这些仪表的输出电压容量。不过，使用三轴连接器的最大益处是将漏电流减到最小，实际上通过保护测试信号，几乎可以杜绝漏电流。

解释受保护三轴连接能够消除漏电流的最简单方法是将其与未受保护得同轴连接进行比较。同轴连接是在中心导体周围包裹一层屏蔽，二者之间是绝缘层。SMU的HI信号施加到中心导体，LO信号加于屏蔽层，如图5所示。

图5: 未受保护的同轴连接

在同轴连接中，中心导体和屏蔽层之间的绝缘体形成阻抗路径(RL)，它以并联方式与待测器件(RDUT)相连。这个额外的电流路径产生漏电流(IL)，叠加到通过待测器件的电流(IDUT)，得到测量电流(IM)。

假设RDUT是200GΩ，测试电压是200V。根据欧姆定律(I = V/R)可知，预计通过待测器件的电流是200V/200GΩ = 1nA。同轴电缆绝缘体的典型阻抗大约是2TΩ/米，因此假设电缆长度是1米，那么由于电缆泄露流出的电流就是200V/2TΩ = 100pA。考虑到测量得到的电流是通过待测器件电流和漏电流之和，因此测量得到的电流是1.1nA (1nA + 100pA = 1.1nA)。因此，计算出来的电阻是181.818GΩ (200V/1.1nA = 181.818GΩ)，误差为9.1% [(200GΩ – 181.818GΩ)/200GΩ * 100% = 9.1%]。随着电缆长度的增加，泄露电阻也随之减小，漏电流就更大;因此，在同轴连接中因泄露带来的误差就更大。

相反，利用三轴连接，中心导体被内部屏蔽层和外部屏蔽层所包围。与同轴连接相似，中心导体传输HI信号，外部屏蔽层传输LO信号。但是，内部屏蔽层有一个专门用途：传输保护信号。

图6: 受保护的三轴连接

保护信号由单位增益、低阻抗放大器驱动，它随着HI信号电压而变化。通过使三轴线缆内部屏蔽层电压与中心导体电压相同，那么中心导体与绝缘体(RL1)之间的电势就是0V，从而杜绝了漏电流(IL)。

从上面的例子中可以看出，即使阻抗非常高的绝缘体也可以泄露较大的电流，并给测量结果带来较大误差。吉时利公司的源测量单元(SMU)(低电流)使用天然的三轴连接，确保从仪表到电缆端口之间不存在漏电流路径。某些SMU使用匹配器将banana连接转换为三轴连接。虽然这实现了从仪表到待测器件的直接连接，但仪表与适配器之间的连接仍无法得到保护，从而留下电流泄露路径。如果仪表和适配器没有定期清洗，那么操作员皮肤的油污就可能在端口之间形成相对低的阻抗，这将成为一个非常重要的问题。吉时利公司的源数据表使用天然的三轴连接，确保从根本上杜绝这些经常被忽视的泄露路径。

SMU技术领先

吉时利公司目前的SMU技术领先地位是从20世纪80年代以来数十年的仪表工程设计和开发努力的结果，包括一系列广泛的SMU相关专利：

利用N沟道和P沟道FET实现范围变化(5,144,154)

利用电流/电压限制实现电压/电流源控制(5,039,934)

电流控制高压固态开关(5,146,100)

受保护的印制电路板岛(5,490,325)

测试接触点连接检查方法与电路(5,886,530)

遥控仪表接触检查(5,999,002)

利用二次反馈实现失灵SMU的范围变更(具有二次反馈的源测量单元，消除范围变更其间的瞬变) (6,262,670)

低噪声电源变压器(7,009,486)

自动确定范围的电流分流(自配置电流测量) (7,276,893)

源测量电路(阻抗遮盖) 7,202,676

大容量载荷测试(7,800,380)

测试仪表网络(动态TSP-Link网络细分(DTNS)) (7,680,621)

目前，吉时利拥有测量与测试业界技术最先进仪表SMU生产线，推出4种不同种类的源测量单元(SMU)，涵盖从台式测试到大吞吐量生产测试等多种测试，具有最广泛的动态范围。

• 237型高压SMU具有10fA、10µV测量灵敏度，高达1100V源和测量电压。它是作为230系列产品之一于20世纪80年代推出的，目前237型SMU仍然用于高压参数测试领域，包括双极-CMOS-DMOS (BCD)技术的工艺控制和可靠性监控。

• 6430型亚fA程控源数据表集成了SMU的电压和电流源以及测量功能，比静电计灵敏度更高、噪声更低、输入阻抗更高。高达10aA的灵敏度使得它成为测试实验室评估试验组件的重要仪器，适合低电流、高阻抗或高灵敏度半导体测量。其低噪声和低漂移特性还使得它非常适合单电子器件、高阻抗纳米线和纳米管、聚合物以及其他高阻抗纳米材料的科学研究。

• 2400系列源数据表性价比高，适合台式 (交互) 以及速度较低的集成系统测试。公司最新推出2401型低压源数据表，这样2400系列产品就可以为研究人员和系统构建人员提供8种不同的仪表级解决方案，满足其动态范围需求。这些方案提供的测量范围宽泛，不存在仪表局限性，可以满足各种测量要求。

• 2600A系列系统源数据表集测量速度、测量完整性以及系统级吞吐量于一体，适合高速生产测试系统以及PC控制测试台应用。公司最新推出的2651A型仪表，使得该系列产品支持高达200W DC和2000W的脉冲测试需求。

结束语

吉时利公司将继续巩固和扩大SMU的领先地位，为用户提供各种重要测量工具，满足其直流特性分析和测量需求。

关键词： 测试 测量单元 阵列 仪器技术