吉时利6514型静电计有什么应用

　　吉时利6514型静电计是一款专门用于测量极高阻抗和极微弱电流的顶级仪器。它被誉为静电计/高阻计的行业标准，其核心价值在于能够测量传统数字万用表完全无法触及的微弱信号。

　　可以将6514理解为一个具有极低电流输入 burden(等效输入阻抗极高，>200 TΩ) 和极低电流测量噪声的超级万用表。

　　吉时利6514型静电计具有灵活的接口性能，其电流灵敏度、电荷测量能力、分辨率和速度都优于我们之前的静电计。内置式IEEE-488、RS-232与数字式I/O接口使它可以很容易地配置为全自动、高速系统，用于低电平测试。

　　KEITHLEY吉时利6514型静电计特点：

　　(1)<1fA 噪声;

　　(2)电压测量时，输入阻抗>200TΩ;

　　(3)电荷测量范围：10fC-20µC;

　　(4)速度可达1200个读数/秒;

　　(5)简易的用户界面提供开关，计算机以及元件处理器;

　　(6)主动消除电压与电流的偏移。

　　吉时利6514型号主要技术指标

　　电流测量：<1fA(包含噪声)～20mA。

　　电压测量：10µV(数字分辨率极限，可能含有噪声)～200V。

　　电阻测量：10Ω～200GΩ;最低电阻精度优于1%，最高电阻精度优于10%;(使用236、237、238测量，通过加电压测电流或加电流测电压实现，不直接显示阻值)。

　　电荷测量：10fC(数字分辨率极限，可能含有噪声)～20µC。

　　特性插头：3 Slot Triax

　　IEEE-488：有

　　RS-232： 有

　　Guard ：有

　　CE ：有

　　其它：5 1/2精度，替代6512、617-HIQ。

　　吉时利6514型静电计测量能力

　　理解其应用前，先了解它能直接测量什么：

　　●极微弱电流： 测量低至 0.1 fA(0.0001 pA) 的电流。这是其最核心、最强大的能力。

　　●极高电阻： 通过施加电压并测量产生的电流，可以计算高达 10 PΩ(10^16 Ω) 的电阻。

　　●高阻上的电压： 由于其输入阻抗极高(>200 TΩ)，在测量高内阻源(如电容、压电材料)的电压时，几乎不会对被测电路造成负载效应。

　　●电荷： 通过测量电压在已知电容上的变化，可以计算出电荷量。

　　主要测试应用领域

　　基于上述超凡的测量能力，6514被广泛应用于需要测量皮安级甚至飞安级电流的尖端领域。

　　1. 半导体器件与材料特性分析

　　这是6514最经典的应用领域，主要用于测量各种“漏电流”和绝缘性能。

　　晶体管与集成电路的漏电流测试：

　　MOSFET的栅极漏电流： 测量IGSS，这对于评估现代CMOS工艺中超薄栅氧的完整性至关重要。

　　PN结反向漏电流。

　　半导体材料的电阻率/电阻率测量：

　　使用“高阻计”模式，配合测试夹具，测量硅、砷化镓等半导体晶圆的体电阻率和表面电阻率。这对于材料分类和质量控制非常关键。

　　介电材料评估：

　　测量电容器介质的绝缘电阻。

　　评估半导体工艺中使用的绝缘层、钝化层的质量。

　　2. 纳米技术与低维材料研究

　　碳纳米管、石墨烯、二维材料的电学特性：

　　这些材料的本征电流非常小，6514能够精确测量其沟道电流，用于研究其导电性、场效应特性等。

　　分子电子学：

　　测量通过单个分子或分子结的微小电流，是研究分子器件的基础。

　　3. 光电与探测器表征

　　光电二极管暗电流：

　　在无光照条件下，测量光电二极管的反向偏置漏电流。暗电流是决定光电探测器灵敏度和噪声的关键参数，通常极小，必须使用6514级别的静电计才能准确测量。

　　图像传感器：

　　测量CCD或CMOS图像传感器像元的暗电流和电荷转移效率。

　　4. 绝缘材料与化学分析

　　体材料和薄膜的绝缘电阻：

　　测试电缆绝缘层、印制电路板基材、高分子薄膜等材料的绝缘性能。

　　电化学分析：

　　用于测量电解池的极微弱电流，例如在腐蚀研究或某些生物电化学实验中。

　　电容器的漏电流：

　　特别是对超级电容器、电解电容器等，评估其自放电速率。

　　5. 静电相关测量

　　顾名思义，“静电计”与静电测量密不可分。

　　静电放电研究：

　　测量ESD事件后残留的电荷或微小电流。

　　表面电势/电荷映射：

　　配合振动物电容探头，可以非接触地测量晶圆、光刻掩模版等表面的电荷分布，防止因静电吸附灰尘或造成器件损伤。

　　放射性监测：

　　通过测量电离室产生的微小电流来检测辐射强度。

　　为什么这些测量如此困难且需要6514?

　　以测量10 GΩ电阻为例：

　　●如果施加10V电压，根据欧姆定律，流过的电流仅为 1 nA。

　　●如果测量1 TΩ电阻，同样施加10V，电流只有 10 pA。

　　●测量1 PΩ电阻，电流则小到 10 fA。

　　普通万用表的电流档输入阻抗和噪声水平根本无法稳定、准确地测量pA级以下的电流。而6514通过以下技术实现了这一目标：

　　●静电计级别的输入级： 采用特殊的设计和材料，将输入偏置电流和输入噪声降至最低。

　　●优化屏蔽： 提供三同轴接口和屏蔽技术，最大限度地减少外部噪声干扰和漏电流路径。

　　●高稳定性电源： 为高阻测量提供极其稳定的电压源。

　　吉时利6514适合哪些用户?

　　吉时利6514静电计是面向极端微弱电信号测量领域的专业工具。它的用户通常是：

　　●高级半导体器件物理学家： 研究晶体管的纳米尺度漏电效应。

　　●材料科学研究员： 表征新型绝缘材料、半导体材料和纳米材料的电学性能。

　　●光电探测器研发工程师： 设计和验证高灵敏度光电探测器。

　　●高可靠性元件质量检验员： 对航天、医疗等领域使用的电容器、电阻器进行最高标准的绝缘性能测试。

　　●从事前沿基础科学研究的实验室： 如分子电子学、量子器件研究等。

　　总之，当您的测量任务涉及到“漏电流”、“绝缘电阻”、“皮安/飞安电流”这些关键词时，吉时利6514静电计就是解决这些挑战的权威工具。它是在电子测量领域触及“极限”的标杆性仪器之一。