전기 공학과 전자 테스트에서현재 측정은 실험 결과의 신뢰성과 엔지니어링 설계의 성공에 직접적인 영향을 미치는 근본적인 기둥입니다.그러나 약한 전류 (피코 앰페어 수준과 같이) 또는 높은 저항 장치를 측정할 때 전통적인 방법은 종종 부족합니다.
정확한 전류 측정은 많은 현대 기술 분야에서 매우 중요합니다. 반도체 장치 특성화에서 바이오 센서 신호 획득에 이르기까지,재료 과학 연구에서 양자 컴퓨팅 구현에 이르기까지그러나 이러한 측정은 기기 제한, 환경 간섭 및 장치 특성으로 인한 상당한 과제와 직면합니다.
션트 저항 기반 접근 방식과 같은 전통적인 전류 측정 방법은 고 임피던스 회로 또는 약한 전류 측정에서 낮은 성능을 보여줍니다.션트 저항은 추가 전압 부하를 도입환경 소음, 누출 전류 및 다양한 간섭 신호는 결과를 더욱 손상시킵니다.
션트 타입의 암페미터는 디지털 멀티미터 (DMM) 에서 자주 구현되는 가장 일반적인 종류로 남아 있습니다.이 장치들은 현재 흐름에 비례한 입력 전압을 측정하여 전류를 결정합니다 (그림 1)그 동작은 정밀 셔트 저항에 초점을 맞추고 있으며, 그 저항은 전류가 전압을 떨어뜨리는 것을 나타냅니다.
단순성, 저렴한 비용, 그리고 사용 편의성을 제공하면서, 션트 암페리터는 상대적으로 높은 입력 임피던스에 시달립니다. 측정 된 전류가 감소함에 따라,측정 가능한 전압을 생산하기 위해 더 큰 셔트 저항이 필요합니다., 입력 임피던스 및 회로 충격을 추가 증가.이 기기는 셔트 저항이 테스트 중인 장치 (DUT) 저항보다 현저하게 낮아지고 측정 된 전류가 마이크로 앰퍼 수준을 크게 초과 할 때만 정상적으로 작동합니다..
암페르미터의 단위 전압은 "전압 부하"를 구성합니다. 이 부하는 부하 전류가 측정 전 수준보다 현저하게 떨어지므로 정확한 측정이 불가능합니다.이상적 인 암미터 는 회로 전류 에 영향을 미치거나 저항 또는 전압 부하 를 나타내지 않을 것 이다.
션트 암페미터는 일반적으로 수백 밀리볼트 범위의 전압 부하를 발생시킨다. 완화 전략은 다음과 같다.
피드백 암미터 (Feedback Ammeter) 는 셔트 유형보다 이상적인 조건에 더 가깝게 접근하여 마이크로 앰퍼 측정 또는 낮은 입력 임피던스가 필요할 때 사용되어야합니다.터미널 전압을 생성하는 대신, 이 기기는 높은 이득의 작동 증폭기의 피드백 경로에서 전압을 생성합니다 (그림 2).
입력 전압은 출력 전압을 증폭기 이득으로 나눈 것과 같으며 (일반적으로 100,000) 전압 부담을 마이크로 볼트 수준으로 줄입니다.이 아키텍처는 작은 전류 또는 낮은 저항 장치에서 전류를 측정 할 때 오류를 최소화합니다.키스리 전자기기와 피코아메터 같은 장비들은 이 기술을 이용합니다.
낮은 전류 측정은 정확성에 크게 영향을 줄 수있는 다양한 오류 출처에 특히 취약합니다. 모든 암페터는 개방된 입력에서도 흐르는 작은 오프셋 전류를 생성합니다.외부 누출 전류는 추가 오류 소스를 만듭니다., 적절한 보호 및 보호 연결이 필수적입니다.
트리보 일렉트릭 효과는 전도자와 단열체 사이의 마찰에 의해 발생하는 전하 불균형에서 발생합니다. (그림 4).특수 저소음 케이블은 윤활을 제공하며 전하를 균등화하기 위해 전도성 equipotential 표면을 생성하는 그래피트 코팅 된 폴리에틸렌 내부 단열 층을 통해이 효과를 최소화합니다..
결정성 절연 물질에 가해지는 기계적 스트레스는 피에조 전기 전류를 생성한다 (그림 5). 전하 저장 주머니를 포함하는 일부 플라스틱은 유사한 행동을 나타냅니다.최소화 전략은 단열기에 대한 기계적 스트레스를 제거하고 최소한의 피에조 전기 및 전하 저장 효과를 가진 재료를 선택하는 것을 포함한다..
오염 물질과 습도는 이온 화학 물질이 전도기 사이에 약한 "배터리"를 형성할 때 전기 화학 효과에 의해 오류 전류를 생성합니다. (그림 6).일반적인 에팍시 회로 보드는 에차인트 물질을 철저히 청소하지 않으면 나노 앰퍼 수준의 전류를 생성 할 수 있습니다., 플럭스, 오일, 소금, 또는 다른 오염물질.
높은 임피던스 측정 (> 1GΩ) 은 일반적으로 알려지지 않은 저항에 일정한 전압을 적용하고 일련의 암페미터로 결과 전류를 측정하는 것을 포함한다.그리고 오름 법칙을 통해 저항을 계산합니다 (R = V/I)이 전압 적용 접근 방식 (전류 적용보다는) 은 높은 저항이 적용 된 전압에 따라 종종 변하기 때문에 선호되는 방법을 나타냅니다.
누출 전류는 측정 회로와 인근 전압 원 사이의 원치 않는 높은 저항 경로에서 발생하는 고 임피던스 측정에서 전형적인 오류 소스를 나타냅니다.감소 기술에는:
극도로 높은 저항성을 가진 물질을 측정할 때 배경 전류는 상당한 측정 오류를 일으킬 수 있습니다.대체 극성 방법은 긍정적 편견 전압을 적용함으로써 이러한 효과를 거의 제거합니다, 미리 결정된 지연 후 전류를 측정하고, 그 다음 극성을 역전하고 측정을 반복합니다 (그림 9). 저항 계산은 최근의 측정의 중심을 사용합니다.
엄격한 데이터 검증 및 오류 분석은 측정 신뢰성을 보장합니다. 일반적인 검증 방법에는 반복 측정, 표준 값과의 비교,그리고 물리 법칙에 대한 일관성 검사오류 분석 기술에는 불확실성 분석, 감수성 분석 및 몬테 카를로 시뮬레이션이 포함됩니다.
효율적인 전류 측정은 기기 성능 메트릭을 정량화하고 오류 모델을 설정하고 철저한 데이터 검증을 구현해야합니다.그리고 적절한 측정 아키텍처를 선택인공지능과 자동화의 미래 발전은 기계 학습 지원 오류 식별 및 자동화된 테스트 시스템을 통해 측정 능력을 향상시킬 것을 약속합니다.
담당자: Mr. ALEXLEE
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