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6221电流源,Keithley 6200 系列超灵敏电流源,6220 型直流电流源和 6221 型交流和直流电流源将易用性与极低的电流噪声相结合。 在测试环境中,从研发到生产,尤其是在半导体、纳米技术和超导体行业,低电流源对于应用至关重要。 6220 型和 6221 型具有高精度源和内置控制功能,非常适合使用增量模式、脉冲测量和微分电导测量的霍尔测量、电阻测量等应用。
特点:
优势:
6221电流源
型号 | 电流 | 电阻 | 扫描点数 | PC 接口 | 内部波形发生器 |
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6220 | ± (100fA – 100mA) | 10nΩ 至 200MΩ(需要 2182A) | 65,536 (64k) | GPIB、RS-232 | - |
6221 | ± (100fA – 100mA) | 10nΩ 至 200MΩ(需要 2182A) | 65,536 (64k) | GPIB、RS-232、以太网 | 1mHz-100kHz,输出更新速率为 10 MS/s |
6220直流电流源和6221交流/直流电流源是非常易于使用的超低电流噪声电流 源。低电流的产生在从许多研发到生产,尤其是在半导体、纳米技术和超导行业方 面的测试环境应用非常重要。高准确度的源和内建控制功能使6220和6221成为霍尔 测量、使用delta模式的电阻测量、脉冲测量和微分电导测量等应用的理想选择。
6220和6221的特点:
6221*特点:
对精密、低电流源的需求。对当今小型和高功率效率电子器件的测试和特性分 析需要输出低电平电流,这需要采用精密的低电流源。较低的激励电流在器件两端 产生较低(因而更难测量)的电压。将6220或6221与2182A纳伏表组合可以妥善地处 理这两方面的挑战。
交流电流源和电流源波形发生器。6221是市面上唯——款低电流交流电流源。 在推出6221之前,研究人员和工程师不得不自己搭建交流电流源。这款经济有效的 源在准确度、一致性、可靠性和鲁棒性方面比“自制”方案更好。6221电流源波形发生器,它能*地简化创建和输出复杂波形。
编程简单。这两款电流源可以从前面板控件或从外部控制器通过RS-232或 GPIB接口进行*编程;6221还具有以太网接口,可以通过任何以太网连接进行远 程控制。这两款仪器能输出100fA~105mA的直 流电流;6221还能输出4pA~210mA峰峰值的 交流电流。这两款电流源能以10mV步长设置 0.1V~105V的输出电压。大电压(电流源输出 电流时能达到的电压极限)的重要性在于应用 中过压可能损坏被测器件(DUT)。
直接替换220型电流源。6220和6221构建在 吉时利很受欢迎的220型可编程电流源之上; 在现有应用中,用6220/6221替换220型就能很 容易地实现220型的仿真模式,无需重写控制 代码。
容易设定和执行电流扫描。6220和6221都 提供设定电流斜波的工具,并且通过使用触发 器或定时器以步进式输出多达65,536种输出值 的预定义序列。这两款电流源都支持线性、对 数和自定义方式扫描。
6221结合了高分辨率电流源和兆赫兹的更新速率,因而它以高保真度模拟的电流 信号与模拟电流斜波很难分辨。
免费的仪器控制实例启动软件
电流源的仪器控制实例软件简化了采用吉时利2182A执行基本电流源任务以及调 整复杂的测量功能。这款在LabVIEW编程环境中开发的软件包含一份进阶测量指南, 这有助于用户设置仪器和正确连接,以及设置基本电流源功能。此软件包具有支持 delta模式、微分电导和脉冲模式测量等*工具。使用此软件包,用户能打印用于任 何预编程函数的仪器指令,它提供在定制应用中包含这些函数的起点。
微分电导
微分电导测量是非线性隧道器件和低温器件重要和关键的测量之一。数学上 的微分电导是器件I-V曲线的导数。6220或6221与2182A纳伏表的结合使用是业内完 整的微分电导测量方案。比其它可选方法的速度快10 倍而且噪声低很多。在一次测量中就能获取数据,无需经过通过多次扫描再将结果进 行平均,这既耗时又容易产生误差。而且,622X和2182A简单易用,因为它们的组合可 以作为单台测量仪器使用。它们简单的连接消除了其它方案很难处理的隔离和噪声电 流问题。
图1. 运行、分析和显示微分电导测量。
Delta模式
初,吉时利为电压和电阻低噪声测量开发的delta模式法需要将2182纳伏表和可 触发外部电流源结合使用。实际上,delta模式能自动触发电流源使信号极性交替变 化,然后在每个极性上触发纳伏表读数。此电流反向法消除了任何恒定的热电失调, 从而确保测量结果反映了真实的电压值。
同样地,这种基本方法已在622X和2182A的delta模式中采用,但是此方法在实现 中已被*地增强和简化。现在,此方法消除了随时间漂移的热电失调,只用以前方 法的一半时间就能产生结果,而且允许电流源控制和设置纳伏表,因而仅需两次按钮 便能完成测量设置。改进的热电失调消除和较高的读速率可将测量噪声降低至1n
图2. Delta模式提供1000:1噪声衰减
Delta模式能准确测量低电压和小电阻。将622X和2182A正确连接后,用户只 用按下电流源的Delta按钮,再按下Trigger按钮,就能启动测试。622X和2182A能 无缝地配合工作并能通过GPIB接口(6221的GPIB或以太网接口)进行控制。622X 提供免费的控制软件实例,包括“带领”用户完成delta模式设置过程的指南。
脉冲测试
即使测量过程本身引入的少量热量也会提升DUT的温度,从而使测试结果偏 移或甚至损坏器件。通过在脉冲测量过程中为提供用户设置脉冲电流幅 度、脉冲间隔、脉冲宽度和其它脉冲参数等大灵活性,6221的脉冲测量功能使 DUT的功耗降至低。
6221凭借全量程微秒级上升时间使短脉冲(因而降低了热耗散)成为可 能。6221/2182A组合使脉冲和测量同步——可以在6221施加脉冲后16μs立即开 始测量。包括完整的纳伏级电压测量在内的整个脉冲宽度可仅为50μs。6221和 2182A之间的工频同步消除了电力线相关的噪声。
标准波形和任意波形发生器
6221是一款低电流电流源波形发生器。它能设置产生基本波形 (正弦波、方波、三角波和斜波)并且用支持逐点定义波形的任意波形发生器 (ARB)来定制波形。它能以10兆次采样/秒的输出更新速率产生1mHz~100kHz频 率范围的波形。
性能优于交流电阻桥和锁定放大器
相对交流电阻器桥和锁定放大器而言,622X/2182A组合具有许多优点,包括 噪声低、输出的电流更小、测量的电压更小、到DUT的功耗更小而且成本低。而 且,无需电流前置放大器。
6221还能在已经采用锁定放大器 的应用中,扩展锁定放大器的功能。 例如,它能清洁信号并且其输出同步 信号使其成为锁定应用(例如测量器 件的第二和第三谐波响应)的理想输 出源。
6220和6221与自制电流源比较
许多需要电流源的研究人员和工 程师尝试用电压源和串联电阻器来 凑合。这是需要交流电流时的常用方 法。这是由于在6220/6221推出之前 市面上没有交流电流源出售。然而, 自制的电流源与真电流源相比有许多 缺点:
2182A纳伏表
2182A扩展了吉时利原有2182纳伏 表的功能。虽然6220和6221兼容2182 ,但是使用2182进行delta模式和微 分电导测量需要的时间是使用2182A 的两倍。与2182A不同,2182不支持脉 冲模式测量。
图3. 工频同步的测量将50Hz/60Hz干扰降至低。
图4. 使用6221和免费的启动控制软件实例,通 过加、乘、连接起来,或者对标准波形施加滤波 器等操作轻松创建复杂波形。
622X/2182A组合的应用
• 容易协调仪器而且直观的软件实例简 化了许多应用的设置和操作。
• 10nΩ~100MΩ电阻测量范围。一种测 量系统可用于宽范围器件。
• 以低噪声性能替代用于测量电阻的交 流电阻桥和锁定放大器。
• 以50μs的窄脉宽调整脉冲和测量(仅 6221)。
• 测量微分电导的速度比以前的方案快 10倍而且噪声较低。微分电导是用于 描述衬底材料能态密度的半导体研究 的重要参数。
• Delta模式使电阻测量中的噪声降低了 1000倍。
• 对于低阻抗霍尔测量,622X/2182A组 合的delta工作模式具有业界噪声性能和接触电位抑制。对于较高 阻抗霍尔测量(大于100MΩ),4200- SCS能取代电流源、开关和多种高阻抗 电压测量通道。这提供了带预编程测 试项目的完整方案。