什么是皮安計(jì)？皮安表測(cè)試測(cè)量軟件分享NS-SourceMeter

什么是皮安計(jì)

測(cè)量低直流電流，其需求常常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出數(shù)字萬用表的功能。一般來說，數(shù)字萬用表缺少測(cè)量低于100nA的電流所需的靈敏度。即使在較高的電流水平上，一個(gè)DMM的輸入電壓降（電壓負(fù)擔(dān)）高達(dá)幾百毫伏，也不可能完成精確的電流測(cè)量。相較于DMM而言，皮安計(jì)的低電壓負(fù)擔(dān)，使得它的功能更像是一個(gè)理想的電流表，因此它可以實(shí)現(xiàn)高精度的電流測(cè)量，即使是在測(cè)試具有非常低的源電壓的電路時(shí)也是如此。吉時(shí)利的皮安計(jì)綜合具備了數(shù)字萬用表的經(jīng)濟(jì)性和易用性，以及接近于靜電計(jì)的、對(duì)微弱電流的靈敏度。

使用吉時(shí)利皮安計(jì)測(cè)試擊穿電壓和阻抗

高阻測(cè)量

電阻最常見的測(cè)試儀器是數(shù)字萬用表，它的測(cè)量范圍高達(dá)約200 MΩ。然而，在某些情況下，必須準(zhǔn)確測(cè)量千兆歐和更高范圍的電阻。這些情況包括諸如此類的應(yīng)用：表征高兆歐級(jí)電阻、確定絕緣體的電阻率和測(cè)量印刷電路板的絕緣電阻。這些測(cè)量可以使用一個(gè)皮安計(jì)/電壓源來實(shí)現(xiàn)，利用精密高電壓源和皮安級(jí)測(cè)量能力做出準(zhǔn)確的電阻測(cè)量。

高電阻測(cè)量通常使用恒定電壓法。使用皮安計(jì)的恒定電壓法的基本設(shè)置如下圖所示。

在此方法中，一個(gè)恒定電壓源（V）與未知的電阻（R）和一個(gè)電流表（A）相串聯(lián)。由于電流表兩端的電壓降可以忽略不計(jì)，基本上所有的測(cè)試電壓都降落在電阻R上。電流表測(cè)量所產(chǎn)生的電流，使用歐姆定律（R = V / I）計(jì)算電阻。高電阻常常是所施加電壓的函數(shù)，這使得恒定電壓法優(yōu)于數(shù)字萬用表使用的恒定電流法。

皮安計(jì)需要電壓源

■ 為設(shè)備供電——內(nèi)置電壓源可以為待測(cè)器件供電，不需要使用額外的外部設(shè)備，從而可以節(jié)省金錢、時(shí)間，避免挫折感。

■ 為了測(cè)試擊穿電壓——器件和絕緣可偏置到一個(gè)高電壓，使絕緣層或器件導(dǎo)通（在制造質(zhì)量測(cè)試以及器件和材料研究中很重要）。

■為了測(cè)試高阻——更高的電壓允許測(cè)試更大的電阻。

使用吉時(shí)利皮安計(jì)實(shí)現(xiàn)簡化的雙通道、帶電測(cè)量

用于波束對(duì)準(zhǔn)應(yīng)用的比例和Δ模式

比例和Δ測(cè)量分別顯示兩個(gè)通道之間的比例和差異，通過在儀器上執(zhí)行這些計(jì)算，可以顯著提升波束對(duì)準(zhǔn)應(yīng)用的效率。從高能量粒子束監(jiān)測(cè)到離子束的監(jiān)測(cè)和光纖，在很多不同的領(lǐng)域都有重要意義。波束對(duì)準(zhǔn)程序包括：測(cè)量檢測(cè)器輸出的信號(hào)，調(diào)整源的位置，將其對(duì)準(zhǔn)到傳感器，使它可以實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)源/檢測(cè)器對(duì)間的匹配。比例和??測(cè)量有助于即時(shí)反饋光束偏離對(duì)準(zhǔn)位置的距離，這有助于操作者更迅速地調(diào)整源。6482型雙通道皮安計(jì)，如下圖中所示，不僅擁有這些測(cè)量能力，而且還具有雙電壓偏置，允許直接為這些傳感器供電，而無需額外設(shè)備。

常見的有源雙通道測(cè)量

離子束監(jiān)測(cè)——聚焦離子束系統(tǒng)經(jīng)常被用來執(zhí)行納米級(jí)的成像、微細(xì)加工和映射。使用一個(gè)離子探測(cè)器仔細(xì)地監(jiān)測(cè)電子束電流的幅度至關(guān)重要。這些傳感器接受并釋放一個(gè)很小的電流。通常情況下，多個(gè)離子束和傳感器并行地運(yùn)行并且需要具備供電的傳感器。吉時(shí)利6482型設(shè)備在進(jìn)行皮安級(jí)測(cè)量的同時(shí)可以為這些傳感器供電，節(jié)省空間，減少所需的工具的數(shù)量，簡化控制。

波束對(duì)準(zhǔn)——激光二極管、光纖、高能粒子束和離子束在許多應(yīng)用中都需要對(duì)準(zhǔn)。比例和Δ測(cè)量實(shí)現(xiàn)了這些實(shí)時(shí)測(cè)量并向操作員報(bào)告這些值，從而簡化這些對(duì)準(zhǔn)程序。操作員就能快速、方便地調(diào)整波束。

多器件測(cè)試——多通道設(shè)備在不改變外形尺寸的前提下增加了通道數(shù)目，從而提高吞吐率并且減少維護(hù)的負(fù)擔(dān)。吉時(shí)利6482型可以同時(shí)為兩個(gè)器件供電和測(cè)量，降低所需儀器的數(shù)量。

多引腳器件測(cè)試——多引腳的器件，例如雙二極管、IC以及其他組件往往需要多通道、同步的電流測(cè)試。多通道允許一臺(tái)儀器進(jìn)行多個(gè)引腳上的測(cè)量，為測(cè)試和吞吐量的提升開辟新的可能途徑。

皮安計(jì)皮安表測(cè)試軟件

NS-SourceMeter皮安表程控軟件用于實(shí)現(xiàn)吉時(shí)利皮安表的上位機(jī)控制功能，通過在軟件上的相應(yīng)操作，控制皮安表進(jìn)行配置或者測(cè)量，同時(shí)可以對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)和圖形進(jìn)行保存。NS-SourceMeter皮安表程控軟件由計(jì)算機(jī)和皮安表組成，通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)皮安表的控制，進(jìn)行相應(yīng)的配置后，使用皮安表測(cè)量相應(yīng)參數(shù)，并進(jìn)行保存和導(dǎo)出。

軟件特點(diǎn)

■系統(tǒng)兼容吉時(shí)利源表中 2400 系列、2450系列、6430皮安表；

■系統(tǒng)為源表提供 USB、RS232、LAN 或者 GPIB 的連接方式；

■系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示源表測(cè)試到的數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行圖形繪制；

■系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)配置信息、測(cè)試數(shù)據(jù)和圖形的導(dǎo)出，配置信息和測(cè)試數(shù)據(jù)可選擇 CSV 格式或者 txt 格式導(dǎo)出。

■系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)I-V、I-P、I-R、V-P、V-R、R-P、R-t、V/A-t、P-t的圖像。

? 掃描

掃描測(cè)試界面，有三種掃描模式可供選擇。掃描功能支持I-V、I-P、I-R、V-P、V-R、R-P、R-t、V/A-t、P-t實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，測(cè)試過程中，當(dāng)測(cè)量值跳變幅度較大是可啟用X、Y值對(duì)數(shù)顯示。

? 掃描緩存

在緩存模式下可以進(jìn)行I-V、I-P、I-R、V-P、V-R、R-P、R-t、V/A-t、P-t的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?？捎行嵘蓸拥臅r(shí)間分辨率，原理是先一次采集多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)存入源表的緩存內(nèi)，然后由計(jì)算機(jī)讀取，體現(xiàn)在數(shù)據(jù)段采集，待數(shù)據(jù)段采集完成后才能顯示，點(diǎn)擊“停止”按鈕后須等待數(shù)據(jù)段采集完成才能停止。

? 恒定輸出

除此之外還提供了定時(shí)停止的功能，設(shè)置一定的時(shí)長，到點(diǎn)停止輸出。該功能用于以固定的輸出值進(jìn)行持續(xù)輸出的場(chǎng)景，輸出類型有電壓輸出、電流輸出。

? 函數(shù)波形

該功能可輸出方波信號(hào)、階梯信號(hào)、正弦信號(hào)，輸出類型有電壓輸出、電流輸出。

a、舉例1（方波信號(hào)）：

使用軟件輸出一個(gè)方波電壓信號(hào)低電壓為1V，高電壓為2V的方波信號(hào)。

測(cè)試配置：全局測(cè)試參數(shù)默認(rèn)，波形選擇（方波信號(hào)）、接線方法（二線法）、通道（CH1）、輸出類型（電壓輸出）、源值1（1.00V）、時(shí)間（1S）、源值2（2.00V）、時(shí)間2（1.00s）、電流限制（1.00A）、測(cè)量間隔（0.10s）、定時(shí)停止（1.00分）。方波信號(hào)輸出結(jié)果如下圖所示：

b、舉例2（階梯信號(hào)）：

c、舉例3（正弦信號(hào)）：

? 太陽能電池

該功能專門為太陽電池的測(cè)試而設(shè)計(jì)的，為了使曲線符合太陽電池的 I-V 特性，軟件將測(cè)得的電流值取反。在此界面中進(jìn)行試驗(yàn)的具體參數(shù)設(shè)置，掃描模式固定為從起點(diǎn)到終點(diǎn)單向掃描，可選擇通道、設(shè)置起點(diǎn)電壓、終點(diǎn)電壓、掃描步長、電流限制、測(cè)量間隔、光強(qiáng)、電池面積，如下圖所示。

? 數(shù)據(jù)分析

當(dāng)用戶點(diǎn)擊界面中的分析模塊時(shí)，點(diǎn)擊導(dǎo)入數(shù)據(jù)按鈕，將需要分析的數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)，界面上會(huì)顯示曲線圖，以及每條曲線對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)名稱和顏色，X軸和Y軸的均可切換I、V、R、P、T等參數(shù)，每條曲線可以通過勾選來控制是否顯示在界面。

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