【導讀】使(shi)用(yong)交(jiao)替(ti)極(ji)性(xing)測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)將(jiang)樣(yang)品(pin)中(zhong)背(bei)景(jing)電(dian)流(liu)對(dui)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)的(de)影(ying)響(xiang)消(xiao)除(chu)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)也(ye)很(hen)簡(jian)單(dan)，就(jiu)是(shi)對(dui)被(bei)測(ce)電(dian)阻(zu)正(zheng)向(xiang)施(shi)加(jia)電(dian)壓(ya)

，在(zai)一(yi)段(duan)延(yan)時(shi)後(hou)測(ce)量(liang)流(liu)過(guo)電(dian)流(liu)；ranhouzaigaibiandianyadejixing，yanshiyiduanshijianhouzaiceliangdianliu。shiyongdianyadebianhuazhichuyidianliudebianhuazhilaijisuanbeicedianzudedaxiao。zhezhongfangfakeyizhongfuruoganci，quceliangzhidejiaquanpingjunzhilaifanyingbeicedianzuzhi。

電流表是用於測量電流設備

，讀數為安培（amperes）。存在兩種電流表結構：分流（shunt）型電流表和反饋（feedback）型電流表。

1、分流型與反饋型電流表

分fen流liu型xing電dian流liu表biao是shi常chang用yong的de形xing式shi

，應ying用yong在zai很hen多duo場chang合he。反fan饋kui型xing安an培pei表biao更geng加jia適shi合he測ce量liang小xiao電dian流liu，隨sui著zhe如ru今jin測ce量liang電dian流liu越yue來lai越yue小xiao
，反fan饋kui型xing電dian流liu表biao應ying用yong逐zhu步bu增zeng加jia。然ran而er選xuan擇ze正zheng確que形xing式shi的de電dian流liu表biao不bu僅jin取qu決jue於yu被bei測ce電dian流liu幅fu值zhi的de大da小xiao，也ye與yu被bei測ce設she備bei（DUT）的特征（通常指阻抗）有關係。

2、分流電流表：DMMs

常見的分流型電流表在幾乎所有數字萬用表（DMMs）中得到應用。被測量的電流在萬用表輸入端電阻上形成電壓正比於測量電流。

▲ 圖1  分流型電流表

fenliuxingdianliubiaodezhuyaoquedianzaiyudianliubiaodeshuruzukang。dangshurudianliujianxiaodeshizhegequedingyuefamingxian，yinweixuyaogengdadeshurudianzucainenggouchanshenggenggaodebeicedianya。fenliuxingdianliubiaoyibanzaiyixialiangzhongqingkuanggongzuolianghao：

電流表的輸入阻抗比起待測設備的輸出阻抗要小得多；

被測電流不要太小，不要比微安（ ）小的太多；

3、電壓負擔

電流表的端口電壓被稱為電壓負擔（Voltage Borden）。隨著電流表串入待測電流回路，電壓負擔則會引起被測電流減小，因此電流表就無法準確反映被測電流。

一(yi)個(ge)理(li)想(xiang)的(de)電(dian)流(liu)表(biao)應(ying)該(gai)對(dui)電(dian)流(liu)回(hui)路(lu)中(zhong)的(de)電(dian)流(liu)不(bu)產(chan)生(sheng)任(ren)何(he)影(ying)響(xiang)，所(suo)以(yi)它(ta)需(xu)要(yao)有(you)零(ling)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)和(he)零(ling)電(dian)壓(ya)負(fu)擔(dan)。但(dan)是(shi)一(yi)個(ge)實(shi)際(ji)的(de)電(dian)流(liu)表(biao)則(ze)會(hui)產(chan)生(sheng)一(yi)定(ding)大(da)小(xiao)的(de)電(dian)壓(ya)負(fu)擔(dan)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)

，由(you)電(dian)流(liu)表(biao)的(de)電(dian)壓(ya)負(fu)擔(dan)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)測(ce)量(liang)誤(wu)差(cha)等(deng)於(yu)電(dian)壓(ya)負(fu)擔(dan)除(chu)以(yi)被(bei)測(ce)設(she)備(bei)輸(shu)出(chu)電(dian)阻(zu)。典(dian)型(xing)的(de)電(dian)流(liu)表(biao)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)壓(ya)負(fu)擔(dan)量(liang)級(ji)在(zai)數(shu)百(bai)毫(hao)伏(fu)左(zuo)右(you)。

4、反饋型電流表

相xiang比bi於yu分fen流liu型xing，反fan饋kui型xing電dian流liu表biao更geng接jie近jin於yu理li想xiang電dian流liu表biao
，在zai測ce量liang微wei安an級ji別bie以yi下xia的de電dian流liu時shi應ying該gai選xuan擇ze這zhe種zhong電dian流liu表biao，或huo者zhe在zai要yao求qiu輸shu入ru阻zu抗kang有you特te別bie苛ke刻ke要yao求qiu的de情qing況kuang下xia。

反饋型電流表是通過一個增益很高的運算放大器的反饋回路來將輸入電流轉換成電壓
，電壓與被測電流成正比
；這個電壓不再出現在電流表的輸入端口，而是通過放大器輸出到後級測量電路。電流表的輸入電壓（也就是前麵提到的電壓負擔）等於輸出電壓除以運算放大器的電壓增益（通常為 100,000）
，所(suo)以(yi)電(dian)流(liu)表(biao)輸(shu)入(ru)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)負(fu)擔(dan)會(hui)減(jian)小(xiao)到(dao)微(wei)伏(fu)級(ji)別(bie)。由(you)於(yu)電(dian)壓(ya)負(fu)擔(dan)小(xiao)，所(suo)以(yi)反(fan)饋(kui)型(xing)電(dian)流(liu)表(biao)在(zai)測(ce)量(liang)小(xiao)電(dian)流(liu)，或(huo)者(zhe)被(bei)測(ce)設(she)備(bei)輸(shu)出(chu)阻(zu)抗(kang)小(xiao)的(de)時(shi)候(hou)
，所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)誤(wu)差(cha)更(geng)小(xiao)。Keithley 電子電流表和 p-A 電流表都采用反饋型電流表技術。

▲ 圖2  反饋型電流表

xiatuduiceliangsanjiguanfashejidianliushi，dianyafudansuodailaideyingxiang。suiranshiyongshuziwanyongbiaokeyihenhaodeceliangdaosanjiguandefashejidianliu，danshuziwanyongbiaodedianyafudanhuixianzhujianxiaobeiceduixingdedianya
，shideceliangjieguopianxiao。ruguoshiyong p-A 表或者電子電流表
，測量誤差可以忽略不計。▲ 圖3  測量三極管發射極電流

5、產生電流誤差原因

有(you)若(ruo)幹(gan)原(yuan)因(yin)會(hui)引(yin)起(qi)測(ce)量(liang)電(dian)流(liu)的(de)精(jing)度(du)。所(suo)有(you)的(de)電(dian)流(liu)表(biao)都(dou)會(hui)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)小(xiao)的(de)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)輸(shu)入(ru)端(duan)，即(ji)使(shi)輸(shu)入(ru)端(duan)在(zai)開(kai)路(lu)狀(zhuang)態(tai)，這(zhe)種(zhong)電(dian)流(liu)被(bei)稱(cheng)為(wei)偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)
，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)設(she)備(bei)電(dian)流(liu)抑(yi)製(zhi)來(lai)進(jin)行(xing)調(tiao)零(ling)。外(wai)部(bu)泄(xie)露(lu)電(dian)流(liu)是(shi)附(fu)加(jia)的(de)測(ce)量(liang)誤(wu)差(cha)
，通(tong)過(guo)良(liang)好(hao)的(de)保(bao)護(hu)和(he)屏(ping)蔽(bi)連(lian)接(jie)對(dui)於(yu)減(jian)少(shao)泄(xie)露(lu)電(dian)流(liu)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。被(bei)測(ce)設(she)備(bei)的(de)輸(shu)出(chu)阻(zu)抗(kang)影(ying)響(xiang)電(dian)流(liu)表(biao)的(de)噪(zao)聲(sheng)性(xing)能(neng)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)，還(hai)有(you)一(yi)些(xie)其(qi)它(ta)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)也(ye)會(hui)疊(die)加(jia)在(zai)被(bei)測(ce)電(dian)流(liu)上(shang)引(yin)起(qi)誤(wu)差(cha)。下(xia)麵(mian)討(tao)論(lun)一(yi)些(xie)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)種(zhong)類(lei)以(yi)及(ji)如(ru)何(he)減(jian)少(shao)它(ta)們(men)對(dui)測(ce)量(liang)的(de)影(ying)響(xiang)。

（1）摩擦電流

摩擦電是由於導線與絕緣層之間的電荷不平衡引起的，如下圖所示。選擇合適的導線
，比如 Keithely 低di噪zao聲sheng電dian纜lan可ke以yi減jian少shao這zhe種zhong摩mo擦ca電dian的de影ying響xiang，它ta內nei部bu的de聚ju乙yi烯xi絕jue緣yuan層ceng外wai包bao括kuo有you一yi層ceng石shi墨mo，起qi到dao與yu外wai部bu屏ping蔽bi層ceng之zhi間jian的de潤run滑hua作zuo用yong
，在zai導dao線xian外wai產chan生sheng圓yuan桶tong形xing狀zhuang的de等deng電dian位wei保bao護hu層ceng，均jun衡heng電dian荷he分fen布bu減jian少shao電dian荷he產chan生sheng。

▲ 圖4  摩擦起電對電流測量影響

（2）壓電電流

dangyixieteshujingtijiegouwutishoudaojixieyalishihuichanshengyadiandianliu，tongchangfashengzaijueyuanjiekouduanziheneibulianjieyingjianshang。yixiesuliaozhong，neibukenengcunchuyoudianhe
，tamenkenengchanshengleisiyuyadianxiaoying。xiatuxianshilejuyouyadianxiaoyingdeduankousuochanshengdeyadiandianliu。keyitongguoyixialiangzhongfangfalaijianshaoyadiandianliu：

消除絕緣材料上所受到的機械壓力
；

使用壓電效應小

，或者存儲電荷少的絕緣材料
；

▲ 圖5  具有壓電效應的接口端子

（3）汙染和潮濕

汙染物再加上潮濕會引起電化學效應，從而產生誤差電流
，這是因為具有電離化學物質的汙染物會在電路板兩個導體之間產生弱的“電池”效應。例如
，在常用的環氧樹脂印刷電路板上
，如果沒有把腐蝕溶液、助焊劑
、油漬、鹽（通常來自於指紋）或者其他汙染物進行徹底清理
，就會在兩個導體之間產生若幹 n-A 電(dian)流(liu)
，如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)。避(bi)免(mian)這(zhe)種(zhong)由(you)汙(wu)染(ran)物(wu)和(he)潮(chao)濕(shi)所(suo)引(yin)起(qi)的(de)誤(wu)差(cha)，選(xuan)擇(ze)不(bu)吸(xi)水(shui)的(de)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)，或(huo)者(zhe)保(bao)持(chi)空(kong)氣(qi)濕(shi)度(du)在(zai)一(yi)個(ge)合(he)適(shi)的(de)水(shui)平(ping)。對(dui)所(suo)有(you)的(de)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)保(bao)持(chi)它(ta)們(men)的(de)清(qing)潔(jie)，避(bi)免(mian)被(bei)汙(wu)染(ran)物(wu)沾(zhan)染(ran)。

▲ 圖6  汙染物在電路導體之間產生的誤差電流

6、測量高阻抗

在測量高阻抗（通常大於 1GΩ）時，使用一個恒定的電壓加載待測電阻上
，然後通過串聯電流表檢測所產生的電流。使用歐姆定律（R=V/I）keyijisuanchudianzuzhi。zhezhongshijiadianyaqucedianliubishijiahengliucedianyadefangfagengshiheyugaozuceliang
，zheshiyouyuyixiegaozudianzudetexingyoukenenghuishoudaogaoyadeyingxiang。dangranyigeshoukongqiekeyichanshengheshidianyafanweidianyayuanduiyuceliangfeichangzhongyao。zhezhongfangfatongchangxuyaoshiyongdaonenggouceliangxiaodianliudedianzidianliubiaohuozhe p-A 表。前麵關於小電流測量及其誤差分析的內容都適合在高阻抗測量中。

在測量高阻時，泄露電流是常見到的誤差，它們產生於待測電路與附近的電壓源之間的高阻抗通道（泄露電阻）。通過使用合適的保護特性、清潔
、高質量絕緣材料以及減少濕度等措施來減少泄漏電阻的影響。

下圖給出了常見到的絕緣材料的電阻值。如果吸收了水分則會使得部分絕緣材料的電阻改變若幹的數量級。

▲ 圖7  不同絕緣材料的電阻

下麵表格給出了水分吸收以及其他效應的定量描述。

▲ 圖8  不同絕緣材料的電阻值

▲ 圖9  材料的吸水
、壓電、摩擦起電特性

7、交替極性方法

當測量物質具有很高的阻抗時，背景電流可能引起顯著的測量誤差，它們可能是由絕緣材料中儲存電荷、靜電或者摩擦起電
、壓電效應等引起的。

使(shi)用(yong)交(jiao)替(ti)極(ji)性(xing)測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)將(jiang)樣(yang)品(pin)中(zhong)背(bei)景(jing)電(dian)流(liu)對(dui)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)的(de)影(ying)響(xiang)消(xiao)除(chu)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)也(ye)很(hen)簡(jian)單(dan)
，就(jiu)是(shi)對(dui)被(bei)測(ce)電(dian)阻(zu)正(zheng)向(xiang)施(shi)加(jia)電(dian)壓(ya)，在(zai)一(yi)段(duan)延(yan)時(shi)後(hou)測(ce)量(liang)流(liu)過(guo)電(dian)流(liu)；ranhouzaigaibiandianyadejixing，yanshiyiduanshijianhouzaiceliangdianliu。shiyongdianyadebianhuazhichuyidianliudebianhuazhilaijisuanbeicedianzudedaxiao。zhezhongfangfakeyizhongfuruoganci，quceliangzhidejiaquanpingjunzhilaifanyingbeicedianzuzhi。

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