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Tektronix 泰克
Tektronix 泰克6220 6221直流電流源交流和直流電流源產(chǎn)品介紹：
產(chǎn)品型號(hào)：6220 6221
產(chǎn)品品牌：Tektronix 泰克
產(chǎn)品類別：直流電流源
產(chǎn)品備注：直流電流源交流和直流電流源
6220型直流電流源和6221型交流/直流電流源系列，是非常易于使用，且噪聲極低的精密微電流源。微電流的產(chǎn)生在許多研發(fā)和產(chǎn)品測(cè)量應(yīng)用中是關(guān)鍵的儀器，尤其是在半導(dǎo)體、納米技術(shù)和超導(dǎo)等方面。快速、高精度和內(nèi)置的控制功能，使得6220/6221系列成為下列應(yīng)用的理想選擇，例如霍爾測(cè)量、Delta模式電阻測(cè)量、脈沖式測(cè)量、以及微分電導(dǎo)的測(cè)量等。
Tektronix 泰克6220 6221直流電流源交流和直流電流源產(chǎn)品特點(diǎn)：
6220和6221的特點(diǎn):
6221獨(dú)有特點(diǎn):
對(duì)精密、低電流源的需求。對(duì)當(dāng)今小型和高功率效率電子器件的測(cè)試和特性分 析需要輸出低電平電流，這需要采用精密的低電流源。較低的激勵(lì)電流在器件兩端 產(chǎn)生較低（因而更難測(cè)量）的電壓。將6220或6221與2182A納伏表組合可以妥善地處 理這兩方面的挑戰(zhàn)。
Tektronix 泰克6220 6221直流電流源交流和直流電流源產(chǎn)品應(yīng)用：
6220直流電流源和6221交流/直流電流源是非常易于使用的超低電流噪聲電流 源。低電流的產(chǎn)生在從許多研發(fā)到生產(chǎn)，尤其是在半導(dǎo)體、納米技術(shù)和超導(dǎo)行業(yè)方 面的測(cè)試環(huán)境應(yīng)用非常重要。高準(zhǔn)確度的源和內(nèi)建控制功能使6220和6221成為霍爾 測(cè)量、使用delta模式的電阻測(cè)量、脈沖測(cè)量和微分電導(dǎo)測(cè)量等應(yīng)用的理想選擇。
交流電流源和電流源波形發(fā)生器。6221是市面上唯——款低電流交流電流源。 在推出6221之前，研究人員和工程師不得不自己搭建交流電流源。這款經(jīng)濟(jì)有效的 源在準(zhǔn)確度、一致性、可靠性和魯棒性方面比“自制”方案更好。6221也是唯一市面 有售的電流源波形發(fā)生器，它能極大地簡(jiǎn)化創(chuàng)建和輸出復(fù)雜波形。
編程簡(jiǎn)單。這兩款電流源可以從前面板控件或從外部控制器通過RS-232或 GPIB接口進(jìn)行完全編程；6221還具有以太網(wǎng)接口，可以通過任何以太網(wǎng)連接進(jìn)行遠(yuǎn) 程控制。這兩款儀器能輸出100fA～105mA的直 流電流；6221還能輸出4pA～210mA峰峰值的 交流電流。這兩款電流源能以10mV步長(zhǎng)設(shè)置 0.1V～105V的輸出電壓。最大電壓（電流源輸出 電流時(shí)能達(dá)到的電壓極限）的重要性在于應(yīng)用 中過壓可能損壞被測(cè)器件（DUT）。
直接替換220型電流源。6220和6221構(gòu)建在 吉時(shí)利很受歡迎的220型可編程電流源之上； 在現(xiàn)有應(yīng)用中，用6220/6221替換220型就能很 容易地實(shí)現(xiàn)220型的仿真模式，無需重寫控制 代碼。
容易設(shè)定和執(zhí)行電流掃描。6220和6221都 提供設(shè)定電流斜波的工具，并且通過使用觸發(fā) 器或定時(shí)器以步進(jìn)式輸出多達(dá)65,536種輸出值 的預(yù)定義序列。這兩款電流源都支持線性、對(duì) 數(shù)和自定義方式掃描。
6221結(jié)合了高分辨率電流源和兆赫茲的更新速率，因而它以高保真度模擬的電流 信號(hào)與模擬電流斜波很難分辨。
電流源的儀器控制實(shí)例軟件簡(jiǎn)化了采用吉時(shí)利2182A執(zhí)行基本電流源任務(wù)以及調(diào) 整復(fù)雜的測(cè)量功能。這款在LabVIEW編程環(huán)境中開發(fā)的軟件包含一份進(jìn)階測(cè)量指南， 這有助于用戶設(shè)置儀器和正確連接，以及設(shè)置基本電流源功能。此軟件包具有支持 delta模式、微分電導(dǎo)和脈沖模式測(cè)量等先進(jìn)工具。使用此軟件包，用戶能打印用于任 何預(yù)編程函數(shù)的儀器指令，它提供在定制應(yīng)用中包含這些函數(shù)的起點(diǎn)。
微分電導(dǎo)測(cè)量是非線性隧道器件和低溫器件最重要和最關(guān)鍵的測(cè)量之一。數(shù)學(xué)上 的微分電導(dǎo)是器件I-V曲線的導(dǎo)數(shù)。6220或6221與2182A納伏表的結(jié)合使用是業(yè)內(nèi)最完 整的微分電導(dǎo)測(cè)量方案。這些儀器組合也是最快的方案：比其它可選方法的速度快10 倍而且噪聲低很多。在一次測(cè)量中就能獲取數(shù)據(jù)，無需經(jīng)過通過多次掃描再將結(jié)果進(jìn) 行平均，這既耗時(shí)又容易產(chǎn)生誤差。而且，622X和2182A簡(jiǎn)單易用，因?yàn)樗鼈兊慕M合可 以作為單臺(tái)測(cè)量?jī)x器使用。它們簡(jiǎn)單的連接消除了其它方案很難處理的隔離和噪聲電 流問題。
圖1. 運(yùn)行、分析和顯示微分電導(dǎo)測(cè)量。
最初，吉時(shí)利為電壓和電阻低噪聲測(cè)量開發(fā)的delta模式法需要將2182納伏表和可 觸發(fā)外部電流源結(jié)合使用。實(shí)際上，delta模式能自動(dòng)觸發(fā)電流源使信號(hào)極性交替變 化，然后在每個(gè)極性上觸發(fā)納伏表讀數(shù)。此電流反向法消除了任何恒定的熱電失調(diào)， 從而確保測(cè)量結(jié)果反映了真實(shí)的電壓值。
同樣地，這種基本方法已在622X和2182A的delta模式中采用，但是此方法在實(shí)現(xiàn) 中已被極大地增強(qiáng)和簡(jiǎn)化。現(xiàn)在，此方法消除了隨時(shí)間漂移的熱電失調(diào)，只用以前方 法的一半時(shí)間就能產(chǎn)生結(jié)果，而且允許電流源控制和設(shè)置納伏表，因而僅需兩次按鈕 便能完成測(cè)量設(shè)置。改進(jìn)的熱電失調(diào)消除和較高的讀速率可將測(cè)量噪聲降低至1n
圖2. Delta模式提供1000:1噪聲衰減
Delta模式能準(zhǔn)確測(cè)量低電壓和小電阻。將622X和2182A正確連接后，用戶只 用按下電流源的Delta按鈕，再按下Trigger按鈕，就能啟動(dòng)測(cè)試。622X和2182A能 無縫地配合工作并能通過GPIB接口（6221的GPIB或以太網(wǎng)接口）進(jìn)行控制。622X 提供免費(fèi)的控制軟件實(shí)例，包括“帶領(lǐng)”用戶完成delta模式設(shè)置過程的指南。
即使測(cè)量過程本身引入的少量熱量也會(huì)提升DUT的溫度，從而使測(cè)試結(jié)果偏 移或甚至損壞器件。通過在脈沖測(cè)量過程中為提供用戶設(shè)置最佳的脈沖電流幅 度、脈沖間隔、脈沖寬度和其它脈沖參數(shù)等最大靈活性，6221的脈沖測(cè)量功能使 DUT的功耗降至最低。
6221憑借全量程微秒級(jí)上升時(shí)間使短脈沖（因而降低了熱耗散）成為可 能。6221/2182A組合使脈沖和測(cè)量同步——可以在6221施加脈沖后16μs立即開 始測(cè)量。包括完整的納伏級(jí)電壓測(cè)量在內(nèi)的整個(gè)脈沖寬度可僅為50μs。6221和 2182A之間的工頻同步消除了電力線相關(guān)的噪聲。
6221是市面上唯一一款低電流電流源波形發(fā)生器。它能設(shè)置產(chǎn)生基本波形 （正弦波、方波、三角波和斜波）并且用支持逐點(diǎn)定義波形的任意波形發(fā)生器 （ARB）來定制波形。它能以10兆次采樣/秒的輸出更新速率產(chǎn)生1mHz～100kHz頻 率范圍的波形。
相對(duì)交流電阻器橋和鎖定放大器而言，622X/2182A組合具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括 噪聲低、輸出的電流更小、測(cè)量的電壓更小、到DUT的功耗更小而且成本低。而 且，無需電流前置放大器。
6221還能在已經(jīng)采用鎖定放大器 的應(yīng)用中，擴(kuò)展鎖定放大器的功能。 例如，它能清潔信號(hào)并且其輸出同步 信號(hào)使其成為鎖定應(yīng)用（例如測(cè)量器 件的第二和第三諧波響應(yīng)）的理想輸 出源。
許多需要電流源的研究人員和工 程師嘗試用電壓源和串聯(lián)電阻器來 湊合。這是需要交流電流時(shí)的常用方 法。這是由于在6220/6221推出之前 市面上沒有交流電流源出售。然而， 自制的電流源與真電流源相比有許多 缺點(diǎn)：
2182A擴(kuò)展了吉時(shí)利原有2182納伏 表的功能。雖然6220和6221兼容2182 ，但是使用2182進(jìn)行delta模式和微 分電導(dǎo)測(cè)量需要的時(shí)間是使用2182A 的兩倍。與2182A不同，2182不支持脈 沖模式測(cè)量。
圖3. 工頻同步的測(cè)量將50Hz/60Hz干擾降至最低。
圖4. 使用6221和免費(fèi)的啟動(dòng)控制軟件實(shí)例，通 過加、乘、連接起來，或者對(duì)標(biāo)準(zhǔn)波形施加濾波 器等操作輕松創(chuàng)建復(fù)雜波形。
? 容易協(xié)調(diào)儀器而且直觀的軟件實(shí)例簡(jiǎn) 化了許多應(yīng)用的設(shè)置和操作。
? 10nΩ～100MΩ電阻測(cè)量范圍。一種測(cè) 量系統(tǒng)可用于寬范圍器件。
? 以低噪聲性能替代用于測(cè)量電阻的交 流電阻橋和鎖定放大器。
? 以50μs的窄脈寬調(diào)整脈沖和測(cè)量（僅 6221）。
? 測(cè)量微分電導(dǎo)的速度比以前的方案快 10倍而且噪聲較低。微分電導(dǎo)是用于 描述襯底材料能態(tài)密度的半導(dǎo)體研究 的重要參數(shù)。
? Delta模式使電阻測(cè)量中的噪聲降低了 1000倍。
? 對(duì)于低阻抗霍爾測(cè)量，622X/2182A組 合的delta工作模式具有業(yè)界領(lǐng)先的 噪聲性能和接觸電位抑制。對(duì)于較高 阻抗霍爾測(cè)量（大于100MΩ）,4200- SCS能取代電流源、開關(guān)和多種高阻抗 電壓測(cè)量通道。這提供了帶預(yù)編程測(cè) 試項(xiàng)目的完整方案。
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