Lake Shore探针台的漏电流是多少？

      当客户提出这个问题时，他们正在要求使用探针站进行有关当前测量最低测量的信息。 小电流的测量需要技巧和理解可以影响测量的许多过程。 在本文档中，小电流意味着小于100 fa（小于10-13 a）。

      当前的测量需要几个组件，使实验者选择并组装成测量系统。 其中包括直接在测量中使用的仪器和组件，电压源，电缆连接器，适配器，要测试的设备和电流仪表。 其他组件包括正在测试的设备的环境，仪器的环境，测量协议和连接的拓扑。 所有这些组件都有助于当前测量的质量。 声明测量系统中任何组件的性能的唯一一致方法是在整个测量系统的背景下。 本文将证明，通过精心设计的测量系统，可以在安装在Lake Shore探针台中的样品上测量电流小于2 fa的变化。

      Lake Shore的冷冻水分斗节级别的低温分层探针具有同轴和守卫样品持有人的设计，并不是直流电流测量当前变化大于2 fa的限制因素。 安装360°旋转阶段时，在电磁探头站无法使用同轴和保护样品架。

      测量100GΩ电阻

      测量接地样品支架

      测量100gΩ（1011）电阻。 电阻安装在两块镀金的蓝宝石上。 将蓝宝石块安装在接地样品支架上（SH-1.25-G）上。 两个探针臂用于测量。 一只手臂连接到源计的驱动器。 源计的返回连接到探针站地面。 返回臂通常只绑在探头站主体上，但是在这种情况下，手臂是通过静电计返回的。 这允许测量从探测站通过手臂返回的当前返回。 源表报告了源计的总电流。 接线如图1A所示。

      图1高阻抗测量值

      图2显示了100GΩ电阻的IV图。 源计报告的电流和磁力计报告的电流都在图中。 两者都是直线（良好的欧姆接触），但电流与源计和电表的电流有差异。 差异通常为30至40 fa。

      图2接地样品支架上的100GΩ电阻IV图

      驱动的同轴样品持有人

      将接地样品支架替换为同轴样品持有人（SH-1.25-C）。 构建了一个接线盒，以从源计中驱动样品支架的顶部（图1B）。 这有效地将警卫扩展到样品支架的顶部。 重复测量，并在图3中显示。现在的两条线彼此顶部。

      图3驱动的同轴样品支架上的100GΩ电阻IV图

      Kapton®胶带的测量

      为了证明Lake Shore冷冻量TTP4探针站的能力，测量了一块Kapton®胶带的阻力。 测量方法是使用源表施加电压并测量电流。 通过改变电压来获得IV曲线。 胶带的电阻由IV曲线的斜率确定。 图4是典型测量结果的图。 对应于最佳拟合直线的电阻为8×1015Ω。 RMS偏离胶带最佳拟合直线的偏差为0.9 fa。 偏移电流，在这种情况下约为20 fa，取决于室温和相对湿度。 尽管有这种偏移，但仍可以检测到1 FA的电流的变化。

图4

      进行低电流测量时要记住五个点

      1.使用探针站温度控制器保持样品在恒定温度下进行测量。 如果可能，请保持室温恒定（温度变化小于0.5°C）的变化。

      2.对于小于1 pa的电流，始终使用驱动的守卫同轴样品持有人。

      3.对于小于10 Na或超过10MΩ的电流，始终使用受驱动的守卫三口电缆

      4.尽可能短

      5.实验室湿度范围为5％至60％。

      准确性的注释

      源表电流测量值的典型精度为1％读数+10 fa。 绝对的电流值（如图4中的偏移电流）从来不超过10 fa。 但是，电流的变化（如图4中的斜率）取决于测量中的可重复性或噪声，通常比1 FA更好。