绝缘材料表面体积电阻试验仪设备系列

技

术

方

案

书

产品概述

功能与特性可使灵敏测量的置信度 zui大化

高精度材料电阻率测试仪不仅提供了行业的测量功能，并且凭借 的新特性 zui大程度地增强您的测量置信度。飞安表/皮安表和静电计具有 0.01 fA (10-17 A)  zui小电流分辨率，可满足当前和未来的微弱电流测量需求。静电计内置的1,000 V 电压源支持测量高达 10 PΩ (1016 Ω) 的电阻，仪器还可与公司业经验证的高阻计附件搭配使用。另外，飞安表/皮安表和静电计均提供电池供电型产品，以消除交流电源线噪声。电池供电模式极大地减少了测量噪声，实现 的低电平测量。

与传统的皮安表和静电计不同，采用 4.3 英寸彩色 LCD 图形用户界面(GUI)，提供多种视图模式以便用户观察数据。除数字格式外，测量数据还可以转换为图像、直方图及趋势图的形式。*的前面板功能可在不依赖外部 PC 下捕获瞬态信号特性并快速地进行统计分析。还能够帮助用户维持外部布线和夹具的测量完整性。仪器增添了测试设置完整性检查软件，允许用户比较在不同布线和夹具配置下的仪器噪声电平，进而确定和隔离测量系统中的噪声敏感区域。除了上述令人印象深刻的测量功能外，还提供了一些使用简便的测量辅助功能，可让那些从未接受或已接受过电气工程部分培训的用户轻松地完成复杂的电气表征。

主要技术指标

*的图显皮安表/静电计可测量低至 0.01 fA 的电流和高达 10 PΩ 的电阻

主要特性

– 0.01 fA (10-17 A)  zui小电流分辨率, 2 pA 至 20 mA 电流量程, 6.5 位分辨率

– 在 zui低电流量程内的内阻压降小于 20 μV

– 读取速率高达 20,000 读数/秒

– 提供电池供电型产品, 以消除电源线噪声并进行测量1

– 内置 ±1,000 V 电压源 2

– 测量高达 10 PΩ (1016 Ω) 的电阻 2

– 输入阻抗 > 200 TΩ, 支持高达 20 V 的电压测量 2

– 独立的电流和电压测量2

– 6.5 位分辨率可实现低至 2 nC 量程的电荷测量2

– 温度和湿度测量 2

– 四种视图模式 (仪表视图、图形视图、直方图、滚动视图)

– 简单易用的自动导航特性, 便于选择 *的量程和积分时间

– 测试设置完整性检查功能选件, 可隔离噪声源

– 多功能接口 (USB 2.0: LAN、GPIB、LXI Core)

– USB (前面): 存储数据, 保存/调用设置信息

– 免费 PC 控制软件

应用实例

– 材料科学(生物材料、陶瓷、橡胶、薄膜、介质材料、电化学材料、铁电材料、石墨烯、金属、有机材料、纳米材料、聚合物、半导体等)

– 电子元器件(电容器、电阻器、二极管、传感器、TFT 和 CNT 等类型的晶体管、光电器件、太阳能电池等)

– 电子/非电子系统 (离子束、电子束、传感系统、粒子测量、嵌入式精密仪器等)

0.01 fA 分辨率

为什么至关重要 ?

许多材料科学和器件表征应用要求测试设备能够测量超微弱电流，但传统的数字万用表 (DMM) 不能做到这一点。飞安表/皮安表和静电计提供行业的 0.01 fA 电流测量分辨率，从而能够进行精确、详细的测量，性能远胜于传统的皮安表和静电计。因此您可以确定， 将会满足您的未来电流测量要求。

出色的 0.01 fA 分辨率结合其他*特性, 助您解决以往棘手的测量问题

解决方案 1: 为用户提供了时域视图 (滚动视图),可以让您直观地选择何时进行数据捕获。

图形用户界面提供了滚动视图，以图形方式实时地显示捕获数据，并可存储多达 100,000 个数据点，以备用户日后检索。高达 100 kHz 采样率的时域视图可显示实时测量趋势，引导用户深入探索被测器件 (DUT) 的动态特性。提供灵活的图形显示功能，以简化数据分析。在图形视图中，静电计可用内置电压源的数值或电压测量数据在屏幕上绘制 I-V 曲线，也可轻松地绘制多种其他的 X-Y 图，包括 I-t、V-t、R-t、Q-t 和 I-R 等 (特定的图形显示功能取决于所使用的产品型号)。这种强大且功能齐全的图形显示特性将帮助用户深入分析灵敏测量。

测量问题2：数显仪器在 zui低有效位数时往往呈现出不稳定现象，而且不会提供测量平均值和标准差信息。

解决方案 2: 您可以借助实时直方图特性立即查看和评测数据分布

所有的低电平测量都会带有统计不确定性，因为测量条件的微小波动都会带来测量结果的随机变化。传统的解决方法是借助直方图对测量数据进行测试 (一般是在 PC 中)。然而，如果您需要执行多次测量和测试设置调试，这个过程就会变得单调乏味。

B2980A系列的数据捕获速度有多快？    

测量速度一般由积分设置中的孔径时间决定，通常与电源线性周期数 (PLC) 成正比。孔径时间越短，效果越好，因为足够的平均时间可避免电源线噪声对测量的影响。

然而由于传统仪器的读取速率相对缓慢，尤其在孔径关闭后需要长时间操作，因而不能捕获快速瞬态信号。相比之下，具有快速读取速率 (20,000 读数/秒)和流线型系统架构，操作时间大幅度缩短。因此即便是 zui低 PLC 设置，B2980A 系列中的数据采样功能同样适用，可捕获更详细的被测器件响应。下面实例对比了传统仪器和 数据采样功能。这一实例表明，能以 4 倍于传统仪器的计时分辨率进行数据捕获，因为其测量开销较低。

与传统仪器不同的是，提供实时自扩展的直方图显示功能，用以不间断地更新平均值和标准差，使您能迅速调试测量设置，避免了在测量后进行数据处理的麻烦。直方图可在仪表视图中显示，允许您对比直方图上的累积数据与实时数字数据。注 : 直方图支持的 zui大数据记录数是 10 万。

解决方案 3: 提供电池供电型产品,可以消除电源线噪声, 增强低噪声测量性能。

交流电源线噪声对测量灵敏度有着极大影响。通过集成一个或多个 PLC，可将交流电源线噪声对测量的影响降至 zui小。然而， 凭借自身出色的噪声性能也无法*消除噪声 (除非使仪器*隔离)。由此，飞安表/皮安表和静电计均提供电池供电型产品，使您能在没有电源线噪声的条件下进行测量。正常工作条件下，两款电池供电型的工作时间分别是 7 小时 和 5 小时，在电池电量低于 5% 时会自动保存您的测量数据和测量设置信息。除了消除噪声外，它们还为您带来了便携性优势，您可以在任何地方使用仪器。

本底噪声有多低?

甚至在 PLC 积分时间为 0.1 的交流模式下，*设计仍能保证其电流测量性能远胜过传统的皮安表和静电计。下图对比了多个仪器在相同测量条件下的电流测量噪声电平。如图所示，可以更快速地测量更低的噪声，削弱了用户在测量速度与精度之间权衡利弊的必要性。

三轴电缆优于竞争产品的原因有哪些?

三轴电缆是微弱电流测量应用的*器件，生产厂商众多。三轴电缆的绝缘层和内护套之间还有一个半导体层，旨在 zui大限度地减少层间摩擦产生的摩擦电。因此，公司三轴电缆基本没有受到电缆振动的影响，能得到更精确、更稳定的测量结果。所有型号均配有一根 1.5 米的三轴电缆。

测量问题 4: 验证测量布线完整性是

实现精确测量的关键, 这一功能是传

统仪器所不具备的。

解决方案 4: 可选软件及附件有助于降低布线复杂程度

在进行灵敏测量时，布线的设计和连接也是用户面临的难题之一。引起测量噪声或不稳定性的因素有很多，譬如布线不合理、电缆质量差或保护不当；但是，透过这些因素来判断测量夹具故障的根源并不容易。传统仪器一般仅提供 *实践指南，无法帮助用户解决这类故障。相比之下，提供了测试设置完整性检查功能，可离析由测试设置元素引起的噪声，包括电缆、适配器、屏蔽室、测试舱等，然后在前面板图形用户界面上用表格形式显示信息。如下图所示，用户使用测试设置完整性检查功能，能够比较无电缆连接的仪器与已连接多个设置元素的仪器的噪声电平。通过对比不同的设置元素所引起的噪声电平 (作为标准差)，用户可以轻松判断电缆及任意给定测量所需的其他设置元素的质量。

沉淀时间相比传统仪器要快多少?

在比较仪器的沉淀时间时，您需要了解每一台仪器如何定义这项技术指标。大部分传统仪器将沉淀时间定义为一个信号稳定到 zui终值的 10% 所需要的时间。但设置为 zui终值的0.1%。通过减少介电吸收(DA) 可获得更快的沉淀时间 (建立精度为 0.1%)，即使在量程较低的地方也是如此。参见下图。

具备创新的测量功能, 使初学者和有经验的用户都能充分利用其强大的测量功能

测量辅助功能可降低低电平测量难度

选择适合低电平测量的量程和孔径时间并不总是那么简单，因为这些设置受到目标器件/样本特征和测量条件 (噪声、温度、湿度等) 的影响。鉴于此，选择 *测试设置对于初学者甚至有经验的用户都非常有挑战性。好消息是，配置了各种测量辅助功能，以提高您的测量工作效率。

您通过导航键可以轻松地查找 *量程和孔径时间(速度)参数。右栏显示了导航键的工作原理。

"保存" 和 "调用" 键确保您不会丢失经过长时间的试错过程所得到的设置参数。

导航特性如何工作?

具有创新的测量导航功能，可帮助用户优化孔径时间和量程。如下所示，导航特性使用三个预编程量程-孔径时间曲线，覆盖了大多数的逻辑组合。默认情况下，测量 zui先使用 "常态" 曲线及适当量程。但如果测量数据存在噪声，则需按下"高分辨率" (Fine Res) 键，将设置切换为 "稳态" 曲线。这将自动延长孔径时间，降低噪声。另外，如果您想要快速地进行粗略测量，可将设置切换为 "快速" 曲线，这会节省测量时间。

借助导航特性中的预定义曲线，新手工程师和研究人员将能快速地进行低电平测量，可以*不必费心去选择适当的孔径时间和量程。如果在执行某个特定类型测量时需要定制设置，有经验的用户能够覆盖这些曲线，然后启用仪器的纯手动模式。

免费的 PC 软件及多个接口选件提供灵活的远程控制

图形用户界面。快速 IV 软件通过多个常用接口与 B2980A 系列进行通信: LAN、GPIB (连接 zui多 4 个 B2980A 系列产品) 和 USB (连接 1 个 B2980A 系列产品)。该软件的功能与 B2980A 系列的前面板相差无几，并且还能自动将测量数据导出为 Microsoft Excel 表格，在 PC 上进行进一步分析。Web 界面嵌入到每一台仪器，仅通过 PC 上的 LAN 接口访问。

快速 IV 测量软件还支持其他的 B2900A 精密仪器 (B2900A 系列电源 / 测量单元和 B2960A 系列低噪声电源)。

即插即用仪器驱动程序简化了编程

用户想要创建定制软件，可使用 B2980A系列的 IVI-C和IVI-COM驱动程序，或者在美国国家一起公司的网站上下载驱动程序。

公司 B2900A 系列

B2980A 系列是 B2900 精密仪器系列的新成员。B2900 系列可提供多种精密电源和测量解决方案。B2900A 系列电源/测量单元(SMU) 具有 6.5 位分辨率，可支持 100 nV/10 fA 电源和测量功能。B2960A 系列低噪声电源具备 6.5 位电压源/电流源分辨率和10 μVrms 本底噪声。B2900A 系列 SMU 和 B2960A 系列电源的输出范围均是 ± 210 V 和 ± 3 A (直流) 或 ±10.5 A (脉冲)，并采用相同的彩色 LCD 图形用户界面。