【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电学计量，具体涉及一种源表直流微电流指示四象限校准装置及方法。
技术介绍
1、源表（source meter unit，smu）是一种集电压源、电流源、电压表、电流表功能于一体的测试仪器，它可以提供精确的直流电压或直流电流输出，并能同时测量被测元器件的电流、电压等参数。现有源表的最小电流量程可达±1pa。为了避免信号传输路径上绝缘泄漏造成的影响，保证信号测量的精度，源表通常采用三同轴bnc（trx-bnc）连接器接口。三同轴bnc可以传输三路信号，由内到外分别是：芯线（hi）、内屏蔽层（grd）、外屏蔽层（lo）；内屏蔽层采用guard保护驱动技术，其输出电压跟踪芯线的电位，两者的电压值基本上可视为相等（差值一般不超过±0.5mv）；此外，外屏蔽层与电源地相连接。源表属于四象限电源，以电源电压为x轴、电流为y轴形成的工作状态象限图如图1所示，每个象限代表了不同极性电压和电流的组合。当源表工作于第ⅰ和ⅲ象限时，电压和电流的极性相同，源表对外部设备供电（即处于“源模式”），此时的输出电流称为“源电流”；当源表工作于第ⅱ和ⅳ象限时，电压和电流的极性相反，外部设备对源表放电，源表吸收外部流入的电流（即处于“阱模式”），此时的输入电流称为“阱电流”。
2、目前，源表的直流电流校准的主要依据是jjf 1895-2021《半导体器件直流和低频参数测试设备校准规范》，其中包括“直流电流输出”和“直流电流指示”校准项目，前者考察电流源的性能指标，后者考察电流表的性能指标。在半导体器件的电气参数表征中，量值低于±10μa的
3、源表处于第ⅱ和ⅳ象限的阱模式时，实际上是作为电子负载来吸收外部设备的电流，其端口电压和电流的极性相反，并且其内部电路的工作状态也有别于源模式。为了对源表的性能指标进行全面考察，其电流表功能需要在“源模式”下进行校准，更需要在“阱模式”下进行校准。目前，使用现有的仪器设备，尚无法实现源表在第ⅱ、ⅳ象限的阱电流校准。
技术实现思路
1、针对现有直流微电流指示校准方法存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种源表直流微电流指示四象限校准装置及方法，能够在校准回路中产生标准的源电流和阱电流，实现源表直流微电流指示的四象限校准。
2、为了实现上述目的，本专利技术的一个方面提供一种源表直流微电流指示四象限校准装置，包括标准电阻器和电压发生器，被校源表、标准电阻器、电压发生器的接口均采用三同轴bnc接口，被校源表、标准电阻器、电压发生器通过三同轴bnc接口依次连接从而构成校准回路，所述三同轴bnc接口包括芯线、内屏蔽层和外屏蔽层，被校源表、标准电阻器、电压发生器的接口的内屏蔽层之间通过连接线短接，被校源表、标准电阻器、电压发生器的接口的外屏蔽层通过连接线短接；
3、所述标准电阻器包括电阻和金属屏蔽壳体，所述标准电阻器的接口包括与被校源表的接口连接的第一接口以及与电压发生器的接口连接的第二接口，所述第一接口与所述第二接口的内屏蔽层通过导体短接，所述第一接口与所述第二接口的芯线通过所述电阻连接，所述第一接口与所述第二接口的外屏蔽层通过所述金属屏蔽壳体短接；
4、所述电压发生器能够以被校源表的三同轴bnc接口的内屏蔽层电压为参考，输出极性与校准回路中电流极性相反的电压，从而在校准回路中产生对应的源电流或阱电流，实现源表直流微电流指示的四象限校准。
5、优选地，所述电压发生器包括参数输入单元、数模转换器、输出放大器、微控制器和跟随器，所述参数输入单元用于设置校准点电流 i标准以及与校准点电流对应的电阻阻值 rref，并发送给所述微控制器；
6、所述跟随器与所述电压发生器的接口的内屏蔽层连接，将被校源表的三同轴bnc接口的内屏蔽层电压输出给所述数模转换器作为参考地；
7、所述数模转换器和输出放大器用于输出极性与校准回路中电流极性相反的电压 ustd；
8、所述微控制器用于控制所述数模转换器和输出放大器输出的电压 ustd达到下式的计算值：。
9、优选地，所述电压发生器还包括电源模块和电压基准，所述电源模块为所述数模转换器、输出放大器、电压基准、参数输入单元、微控制器提供隔离的供电电源，所述电压基准用于为所述数模转换器提供参考基准。
10、本专利技术的另一个方面提供一种源表直流微电流指示四象限校准方法，利用上述的装置进行被校源表的直流微电流指示的四象限校准，所述方法包括以下步骤：
11、启动被校源表，被校源表的三同轴bnc接口的芯线输出电压为 uprt，内屏蔽层输出电压为 ugrd；
12、启动电压发生器，电压发生器以被校源表的三同轴bnc接口的内屏蔽层输出电压 ugrd为参考，产生电压信号 ustd；
13、如下计算校准回路中的电流 iref：
14、；
15、读取被校源表的微电流指示值 i示值，如下计算指示误差值，完成该微电流校准点的校准：；
16、依次进行所有校准点的校准，从而完成被校源表的直流微电流指示的四象限校准。
17、优选地，电压发生器产生电压信号 ustd的步骤包括：
18、设置校准点电流 i标准以及与校准点电流 i标准对应的电阻阻值 rref；
19、使用连接线将标称阻值为 rref的标准电阻器与被校源表和电压发生器相连接；
20、将被校源表的三同轴bnc接口的芯线输出电压 uprt设置为与校准点电流 i标准以及被校源表的工作象限对应的电压；
21、进行调整，使电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种源表直流微电流指示四象限校准装置，其特征在于，包括标准电阻器和电压发生器，被校源表、标准电阻器、电压发生器的接口均采用三同轴BNC接口，被校源表、标准电阻器、电压发生器通过三同轴BNC接口依次连接从而构成校准回路，所述三同轴BNC接口包括芯线、内屏蔽层和外屏蔽层，被校源表、标准电阻器、电压发生器的接口的内屏蔽层之间通过连接线连接，被校源表、标准电阻器、电压发生器的接口的外屏蔽层通过连接线连接；
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压发生器包括参数输入单元、数模转换器、输出放大器、微控制器和跟随器，所述参数输入单元用于设置校准点电流I标准以及与校准点电流对应的电阻阻值RREF，并发送给所述微控制器；
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电压发生器还包括电源模块和电压基准，所述电源模块为所述数模转换器、输出放大器、电压基准、参数输入单元、微控制器提供隔离的供电电源，所述电压基准用于为所述数模转换器提供参考基准。
4.一种源表直流微电流指示四象限校准方法，其特征在于，利用权利要求1-3中任一项所述的装置进行被校源表的直流微电
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，电压发生器产生电压信号USTD的步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种源表直流微电流指示四象限校准装置，其特征在于，包括标准电阻器和电压发生器，被校源表、标准电阻器、电压发生器的接口均采用三同轴bnc接口，被校源表、标准电阻器、电压发生器通过三同轴bnc接口依次连接从而构成校准回路，所述三同轴bnc接口包括芯线、内屏蔽层和外屏蔽层，被校源表、标准电阻器、电压发生器的接口的内屏蔽层之间通过连接线连接，被校源表、标准电阻器、电压发生器的接口的外屏蔽层通过连接线连接；
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压发生器包括参数输入单元、数模转换器、输出放大器、微控制器和跟随器，所述参数输入单元用于设置校准点电流...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志雄，罗期任，李留生，张航，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：
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