吉时利6220/6221型直流电流源主要特性及应用

　　微分电导测量是非线性隧道器件和低温器件最重要和最关键的测量之一。而数学上的微分电导是器件I-M曲线的导数。KEITHLEY吉时利6220或6221与2182A纳伏表的使用组合是业内最完整的微分电导测量方案。这些仪器组合也是速度最快的方案：比其它可选方案的速度快10倍而且噪声低得多。该组合能在一次测量中获取数据，无需对多次扫描的结果进行平均一一既耗时又容易产生误差。而且，622x和2182A简单易用，因为它们的组合可以当做单机使用。它们的连接很简单，解决了其它方案难l以处理的隔离和噪声电流问题。

　　主要特点

　　◆低电流量程： 2nA~100mA(满量程)。

　　◆极低的电流噪声：400fA峰峰值。

　　◆内置RS-232，GPIB，Trigger Link, 数字I/0接口和以太网接口(仅6221)。

　　◆Tri ax输出接头可由用户设定，方便与带防护功能的仪器配合。

　　◆仿真早期的220型电流源的程控命令，对已有应用不需重写程序代码。

　　◆通用的示例程序。

　　KEITHLEY吉时利6221独有特点

　　●交流电流量程: 10pA~100mA。

　　●脉冲宽度最短可至5μs。

　　●频率范围: 1mHz~100kHz。

　　●内置标准波形和任意波形发生器。

　　和2182A结合测量电阻

　　★电阻测量范围: 10nQ ~100MQ。

　　★微分电导测量:测量速度是其他测量方案的10倍， 并且噪声很低。

　　★脉冲模式(仅6221): 脉冲宽度短至50μ s。

　　★配置简单，使用方便(只需按两个按钮)。

　　主要应用领域

　　基于以上特点，6220/6221非常适合以下需要精密直流电流激励和微弱电压信号测量的场景：

　　1. 材料电阻率测量(低阻到中阻)

　　这是最经典的应用。通过向材料样品(如金属、合金、半导体晶圆、导电薄膜等)注入已知的精确电流(I)，并测量样品两端产生的电压降(V)，利用欧姆定律(R = V/I) 计算出电阻(R)，再根据样品的几何尺寸计算出电阻率(ρ)。

　　其Delta模式可以完美消除测量回路中由不同金属连接点(如探针)产生的热电动势，这是获得准确数据的關鍵。

　　典型配置：6220(电流源) + 2182A(纳伏表) + 一套四探针或范德堡法测试夹具。

　　2. 半导体器件特性分析

　　用于表征各种半导体器件的电气性能。

　　二极管：提供扫描电流，测量正向压降(Vf)，绘制I-V曲线，分析导通特性、理想因子等。

　　晶体管(BJT/FET)：作为精密电流源，用于：

　　BJT：提供基极电流(Ib)，测量集电极-发射极电压，输出特性曲线。

　　FET：提供栅极电压(通常需要配合电压源)，6220作为漏极电流源，测量漏源电压，绘制输出及传输特性曲线。

　　太阳能电池(PV Cell)：模拟不同光照条件下的电流输出，用于精确测量太阳能电池的I-V曲线、最大功率点(MPP)、开路电压(Voc)和短路电流(Isc)。

　　3. 超导材料研究

　　超导材料的电阻在临界温度以下为零。验证这个“零电阻”需要极其精密的测量。

　　应用：向超导样品注入电流，并使用纳伏表检测其两端的电压是否严格为零。6220的高精度和低噪声对于分辨这种无限接近于零的电阻至关重要。

　　4. 传感器特性测试

　　许多传感器(如霍尔效应传感器、温度传感器、压力传感器)的工作机制涉及电流激励和电压输出。

　　霍尔效应测量：向霍尔片通入恒定电流(I_C)，在施加磁场的情况下，测量产生的霍尔电压(V_H)。6220能提供稳定不变的控制电流，是获得准确霍尔系数的前提。

　　RTD(电阻温度探测器)测试：提供恒定的激励电流，通过测量RTD的电阻变化来反推温度。电流必须非常稳定且已知，才能保证温度读数的准确性。

　　5. 纳米技术和器件测试

　　在纳米线、石墨烯、碳纳米管等低维材料的研究中，器件的尺寸极小，产生的信号极其微弱。

　　应用：需要6220这样能提供nA甚至pA级微小电流的源，以避免过大电流烧毁样品，同时又能精确地测量出微小的电压响应。