毫微安電流測量技術面臨的挑戰與設計方案
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毫微微安的偏置電流
Paul Grohe 是美國國家半導體公司的一位應用工程師，他提供了另一個測量微小電流的出色案例。數年前，美國國家半導體公司決定銷售 LMC6001，這是一款保證 25 fA 偏置電流的放大器，這意味著該公司需要測量每只器件的偏置電流來驗證規格。測試部門無法在計劃階段提供測試設備，所有電路必須裝到一個標準的探測卡上。Grohe和同事Bob Pease建造了一個用于概念驗證的裝置，以證實解析低達1fA小型測試電路的可行性（圖4）。很多書籍與討論中都采用一只積分電容器來測量小電流（參考文獻3）。它的原理是，一個小電流可以為一只小電容器充電，你可以讀出電壓值來推算電流。在某些情況下，電流是來自傳感器的外部電流。此時，電流正離開放大器的輸入腳。圖 5 是一個簡單的原理電路，其中的放大器正在測量自己的偏置電流。
測量小電流的現實情況遠遠超過圖中所表述的內容。首先，Grohe 不能用器件本身測量自己的偏置電流。如果他嘗試將器件自身用作積分器，則無法校正一個插座的效應，以及與測試裝置有關的其它泄漏。要做到這一點，需要一個單獨的低偏置電流器件作積分器（圖 6）。用一只 CMOS 的 LMC660 放大器即可保證偏置電流小于 2 fA。Grohe 用這種技術可以簡單地去除任何 DUT（待測器件），而積分器就可以測量自己的偏置電流，以及測試插座和安裝積分器的PCB的泄漏電流。
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