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電輸運測試面臨的挑戰及應對

更新時(shí)間:2023-07-10      點(diǎn)擊次數:522

電輸運測試面臨的挑戰:

1.特殊的測試條件。一般條件下,被測樣品被放置在低溫(通常是超導)及磁場(chǎng)環(huán)境中,其低溫zuidi可達0.1mK, 磁場(chǎng)可高達16T。在jiduan條件下,磁場(chǎng)可達100T脈沖強磁場(chǎng),壓力可達100GPA。PPMS可以提供一般條件下的測試環(huán)境,在此環(huán)境下,測試電纜連線(xiàn)需考慮熱效應及對測試結果的誤差因素。

2.需要極小或極大電阻的測試。在超導條件下,被測樣品電阻可能低至nΩ級。而jiduan情況下,被測樣品電阻可能高達GΩ級,PPMS內置輸運測試選件達不到要求。

3.需要測試極小電壓、電流及微分電導,此時(shí)信號往往淹沒(méi)在噪聲中, PPMS內置測試選件往往不能滿(mǎn)足要求。

應對挑戰:

為應對電輸運測試面臨的挑戰,在PPMS的基礎上,必須添加適合極低電平測試的儀器作為必要的補充,該儀器必須具備去除噪聲的能力。以鎖相放大器為測試儀器的AC法和以622x低電平電流源/2182A納伏計組合構成的Delta模式是兩種主要的應對挑戰的方法 ,兩種方法的框圖如下:

AC 法框圖

Delta 模式

Delta模式可以提供準直流電流反向技術(shù)的測量和計算, 以消除溫差電動(dòng)勢的影響,每個(gè)Delta讀數都是根據通道1的兩個(gè)電壓測量結果計算而來(lái);一個(gè)測量電流源的正相,一個(gè)測量負相,從而使噪聲降低1000倍。AC法和Delta模式法各有優(yōu)勢,相輔相成,一般在電輸運測試時(shí)都配置。下圖示意出兩者應用范圍:

從上兩圖可以看出,鎖放可在更高頻率應用 ,比如脈沖測試,但鎖放較適合 100mΩ~1MΩ范圍的測試,而Delta模式可測試更低電平的信號,也更適合低千100mΩ及大千1MΩ的電阻測試。

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