絕緣材料表面體積電阻試驗儀設備系列

技

術

方

案

書

產品概述

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的測量功能，并且憑借 的新特性 zui大程度地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1,000 V 電壓源支持測量高達 10 PΩ (1016 Ω) 的電阻，儀器還可與公司業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，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 下捕獲瞬態信號特性并快速地進行統計分析。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的用戶輕松地完成復雜的電氣表征。

主要技術指標

*的圖顯皮安表/靜電計可測量低至 0.01 fA 的電流和高達 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低電流量程內的內阻壓降小于 20 μV

– 讀取速率高達 20,000 讀數/秒

– 提供電池供電型產品, 以消除電源線噪聲并進行測量1

– 內置 ±1,000 V 電壓源 2

– 測量高達 10 PΩ (1016 Ω) 的電阻 2

– 輸入阻抗 > 200 TΩ, 支持高達 20 V 的電壓測量 2

– 獨立的電流和電壓測量2

– 6.5 位分辨率可實現低至 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、滾動視圖)

– 簡單易用的自動導航特性, 便于選擇 *的量程和積分時間

– 測試設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): 存儲數據, 保存/調用設置信息

– 免費 PC 控制軟件

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)

0.01 fA 分辨率

為什么至關重要 ?

許多材料科學和器件表征應用要求測試設備能夠測量超微弱電流，但傳統的數字萬用表 (DMM) 不能做到這一點。飛安表/皮安表和靜電計提供行業的 0.01 fA 電流測量分辨率，從而能夠進行精確、詳細的測量，性能遠勝于傳統的皮安表和靜電計。因此您可以確定， 將會滿足您的未來電流測量要求。

出色的 0.01 fA 分辨率結合其他*特性, 助您解決以往棘手的測量問題

解決方案 1: 為用戶提供了時域視圖 (滾動視圖),可以讓您直觀地選擇何時進行數據捕獲。

圖形用戶界面提供了滾動視圖，以圖形方式實時地顯示捕獲數據，并可存儲多達 100,000 個數據點，以備用戶日后檢索。高達 100 kHz 采樣率的時域視圖可顯示實時測量趨勢，引導用戶深入探索被測器件 (DUT) 的動態特性。提供靈活的圖形顯示功能，以簡化數據分析。在圖形視圖中，靜電計可用內置電壓源的數值或電壓測量數據在屏幕上繪制 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品型號)。這種強大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：數顯儀器在 zui低有效位數時往往呈現出不穩定現象，而且不會提供測量平均值和標準差信息。

解決方案 2: 您可以借助實時直方圖特性立即查看和評測數據分布

所有的低電平測量都會帶有統計不確定性，因為測量條件的微小波動都會帶來測量結果的隨機變化。傳統的解決方法是借助直方圖對測量數據進行測試 (一般是在 PC 中)。然而，如果您需要執行多次測量和測試設置調試，這個過程就會變得單調乏味。

B2980A系列的數據捕獲速度有多快？    

測量速度一般由積分設置中的孔徑時間決定，通常與電源線性周期數 (PLC) 成正比。孔徑時間越短，效果越好，因為足夠的平均時間可避免電源線噪聲對測量的影響。

然而由于傳統儀器的讀取速率相對緩慢，尤其在孔徑關閉后需要長時間操作，因而不能捕獲快速瞬態信號。相比之下，具有快速讀取速率 (20,000 讀數/秒)和流線型系統架構，操作時間大幅度縮短。因此即便是 zui低 PLC 設置，B2980A 系列中的數據采樣功能同樣適用，可捕獲更詳細的被測器件響應。下面實例對比了傳統儀器和 數據采樣功能。這一實例表明，能以 4 倍于傳統儀器的計時分辨率進行數據捕獲，因為其測量開銷較低。

與傳統儀器不同的是，提供實時自擴展的直方圖顯示功能，用以不間斷地更新平均值和標準差，使您能迅速調試測量設置，避免了在測量后進行數據處理的麻煩。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據與實時數字數據。注 : 直方圖支持的 zui大數據記錄數是 10 萬。

解決方案 3: 提供電池供電型產品,可以消除電源線噪聲, 增強低噪聲測量性能。

交流電源線噪聲對測量靈敏度有著極大影響。通過集成一個或多個 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/皮安表和靜電計均提供電池供電型產品，使您能在沒有電源線噪聲的條件下進行測量。正常工作條件下，兩款電池供電型的工作時間分別是 7 小時 和 5 小時，在電池電量低于 5% 時會自動保存您的測量數據和測量設置信息。除了消除噪聲外，它們還為您帶來了便攜性優勢，您可以在任何地方使用儀器。

本底噪聲有多低?

甚至在 PLC 積分時間為 0.1 的交流模式下，*設計仍能保證其電流測量性能遠勝過傳統的皮安表和靜電計。下圖對比了多個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衡利弊的必要性。

三軸電纜優于競爭產品的原因有哪些?

三軸電纜是微弱電流測量應用的*器件，生產廠商眾多。三軸電纜的絕緣層和內護套之間還有一個半導體層，旨在 zui大限度地減少層間摩擦產生的摩擦電。因此，公司三軸電纜基本沒有受到電纜振動的影響，能得到更精確、更穩定的測量結果。所有型號均配有一根 1.5 米的三軸電纜。

測量問題 4: 驗證測量布線完整性是

實現精確測量的關鍵, 這一功能是傳

統儀器所不具備的。

解決方案 4: 可選軟件及附件有助于降低布線復雜程度

在進行靈敏測量時，布線的設計和連接也是用戶面臨的難題之一。引起測量噪聲或不穩定性的因素有很多，譬如布線不合理、電纜質量差或保護不當；但是，透過這些因素來判斷測量夾具故障的根源并不容易。傳統儀器一般僅提供 *實踐指南，無法幫助用戶解決這類故障。相比之下，提供了測試設置完整性檢查功能，可離析由測試設置元素引起的噪聲，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設置元素的儀器的噪聲電平。通過對比不同的設置元素所引起的噪聲電平 (作為標準差)，用戶可以輕松判斷電纜及任意給定測量所需的其他設置元素的質量。

沉淀時間相比傳統儀器要快多少?

在比較儀器的沉淀時間時，您需要了解每一臺儀器如何定義這項技術指標。大部分傳統儀器將沉淀時間定義為一個信號穩定到 zui終值的 10% 所需要的時間。但設置為 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。

具備創新的測量功能, 使初學者和有經驗的用戶都能充分利用其強大的測量功能

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間并不總是那么簡單，因為這些設置受到目標器件/樣本特征和測量條件 (噪聲、溫度、濕度等) 的影響。鑒于此，選擇 *測試設置對于初學者甚至有經驗的用戶都非常有挑戰性。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。

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

"保存" 和 "調用" 鍵確保您不會丟失經過長時間的試錯過程所得到的設置參數。

導航特性如何工作?

具有創新的測量導航功能，可幫助用戶優化孔徑時間和量程。如下所示，導航特性使用三個預編程量程-孔徑時間曲線，覆蓋了大多數的邏輯組合。默認情況下，測量 zui先使用 "常態" 曲線及適當量程。但如果測量數據存在噪聲，則需按下"高分辨率" (Fine Res) 鍵，將設置切換為 "穩態" 曲線。這將自動延長孔徑時間，降低噪聲。另外，如果您想要快速地進行粗略測量，可將設置切換為 "快速" 曲線，這會節省測量時間。

借助導航特性中的預定義曲線，新手工程師和研究人員將能快速地進行低電平測量，可以*不必費心去選擇適當的孔徑時間和量程。如果在執行某個特定類型測量時需要定制設置，有經驗的用戶能夠覆蓋這些曲線，然后啟用儀器的純手動模式。

免費的 PC 軟件及多個接口選件提供靈活的遠程控制

圖形用戶界面?？焖?IV 軟件通過多個常用接口與 B2980A 系列進行通信: LAN、GPIB (連接 zui多 4 個 B2980A 系列產品) 和 USB (連接 1 個 B2980A 系列產品)。該軟件的功能與 B2980A 系列的前面板相差無幾，并且還能自動將測量數據導出為 Microsoft Excel 表格，在 PC 上進行進一步分析。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)。

即插即用儀器驅動程序簡化了編程

用戶想要創建定制軟件，可使用 B2980A系列的 IVI-C和IVI-COM驅動程序，或者在美國國家一起公司的網站上下載驅動程序。

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。