電流表原理和如何避免測量誤差(二)
摩擦生電效應(yīng)是由于導(dǎo)體和絕緣體之 間摩擦造成的電荷失衡產(chǎn)生的,如圖4。Keithley的低噪聲電纜通過在外層絕緣層 下采用包裹石墨的聚乙烯作為內(nèi)層絕緣材 料來顯著地減小這種效應(yīng)。石墨可以提供 潤滑作用,還能形成等電位層以中和并最 大限度地減小電荷產(chǎn)生。 壓電電流是當(dāng)壓力作用在用于絕緣端 和內(nèi)部連接硬件的晶體材料上時產(chǎn)生的。 某些塑料,有電荷儲存的容器就具有類似 于壓電材料的特性。一個采用壓電絕緣材 料的例子如圖5。為使這種效應(yīng)產(chǎn)生的電 流最小,要使壓力不作用于絕緣體并且使 用壓電及儲存電荷效應(yīng)最小的絕緣材料。
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污染和潮濕能產(chǎn)生誤差電流,這是由 于沾污和潮濕發(fā)生的電化學(xué)效應(yīng)(離子化 學(xué)的形式)產(chǎn)生一個弱的“電池”附著在 電路板導(dǎo)體端。例如,通常使用的環(huán)氧印 刷線路板,如果沒有徹底清潔腐蝕液,熔 融劑,油,鹽(如指印)或其他污染,能 在導(dǎo)體間產(chǎn)生幾個nA的電流(見圖6)。 為避免污染和潮濕的效應(yīng),選擇不吸水的絕緣材料并且將濕度保持在合適的水平。 同時,使所有的絕緣體清潔無污染。 圖7歸納了不同的生成電流的大概幅 度。 高阻測量 對于高阻測量(>1GΩ),最常用的 是在未知電阻上加一個恒定電壓。產(chǎn)生的 電流可以用串聯(lián)的電流表測出,電阻就可 以用歐姆定律得出(R=V/I)。這種加電 壓測電流的方式(相對應(yīng)的是加電流測 電壓)更適用于高阻測量,因為大電阻通 常是所加電壓的函數(shù)。因此,在一個適當(dāng) 的并且可控制的電壓下測量電阻是很重要 的。這種方式絕大部分需要用一靜電計或 皮安表測量小電流。所有的前段所述的小 電流技術(shù)和誤差源在這里都適用。

在高阻測量里,泄漏電流是典型的誤 差源。他們由在測量電路 和附近電壓源之間不希望 的高阻通路產(chǎn)生(泄漏電 阻);可以用適當(dāng)?shù)姆雷o 技術(shù),使用清潔、質(zhì)量好 的絕緣及盡量降低濕度來 減小。 圖8中顯示了各種絕 緣材料的典型阻值。同 樣的絕緣材料,吸去水分 可以使電阻提高幾個數(shù)量級。表1顯示了他們的吸水和其他性質(zhì)的 描述。 變極性測量方式 當(dāng)測量極高阻率的材料時,背景電流 會造成顯著的測量誤差。他們可能是由于 材料的電荷儲存(介質(zhì)吸收),靜電或摩 擦電荷,或壓電效應(yīng)來產(chǎn)生的。 變換極性方式可以做到消除樣品上的 背景電流的各種影響。用此方式,先加一 個正向電壓,然后在一預(yù)先設(shè)定的延遲后 測量電流。接下來,電壓極性反向,用 同樣的延遲后再次測量電流。極性反向 的過程可以重復(fù)任意次。電阻由最近測 量的電流值的加權(quán)平均來計算出。許多Keithley的皮安表和靜電計在預(yù)置的測試 序列里有交換極性方式。



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