从 μΩ 到 PΩ 的广泛电阻测量解决方案

引言

电阻测量是针对材料、电子器件和电路的基本测试之一。尽管世界上有多种多样的电阻测量方法，但我们更倾向于使用简单方便的数字万用表（DMM）。初看起来，电阻测量非常简单和易于操作，似乎只要按照欧姆定律采集并测量电压或电流即可。然而事实上，各种误差源的存在会妨碍我们进行精确的电阻测量。与此同时，电阻范围的不相同也会导致测量结果存在差异。因此，要获得可靠的测量结果，根据被测器件（DUT）的具体特性选择合适的仪器至关重要。

是德科技公司拥有丰富的、从微欧到皮欧的电阻测量解决方案，其中总有一款会是满足电阻测量需求的不二之选。

是德科技电阻测量解决方案

多功能电阻测量解决方案

方便易用的 DMM 是很常用的电阻测量工具。是德科技提供有各种 DMM，如手持式和台式仪表。大多数 DMM 只支持自动电阻测量模式，每个量程上的测试电流基本上是固定的。手持式 DMM 通常仅支持 2 线连接，而大多数台式 DMM 可以支持 2 线和 4 线连接。

是德科技还提供 Keysight B2900B 精密电源/测量单元（SMU），带来一种通用的电阻测量解决方案，支持 10 fA 到 3 A（直流）/10.5 A（脉冲）的电流范围和 100 nV 到 210 V 电压范围。SMU 兼具电流源、电压源、电流计和电压计功能，这些功能可在单台仪器内轻松切换。这样，无需任何额外设备即可评估电流-电压（IV）特性，包括器件的电阻。除了以更高的精度输出和测量电压或电流以外，SMU 还具有一致性测试功能，允许对电压或电流输出设置一个限值，防止损坏器件。

下面列出了使用 SMU 进行电阻测量的优势：

– 提供电流和电压输出模式；

– 一致性测试功能，允许设置电流或电压输出限值，以防止损坏器件；

– 脉冲运行模式，防止器件因为自热效应导致测量结果失真；

– 手动测量模式，提供可选的电流或电压测试设置，可抑制因功耗而导致的自热效应；

– 4线连接，可消除低电阻测量中的线缆电阻效应；

– 电阻补偿功能，可最小化热电势 EMF 误差。

下图是使用 B2900B 系列 SMU 和一个 1 欧姆电阻器测量 4 线连接效应的示例。在低电阻测量中使用 4 线连接配置非常重要，因为残余引线电阻与被测器件（DUT）的电阻相当。B2900B 系列可以联合大多数台式 DMM 进行 4 线测量，其中一对引线提供电流源，另一对负责测量电压。这就消除了线缆的电阻效应，从而确保只会测到 DUT 两端的压降。4 线连接的测量结果是 1 欧姆，2 线连接的结果是 1.6 欧姆。这个 0.6 欧姆的差值就是被测线缆的残余引线电阻。B2900B 系列提供了丰富的、易于进行精确电阻测量的功能。

低电阻测量解决方案

Keysight 34420A 7 ½ 数字纳伏表/微欧表是一款高灵敏度万用表，专为实现低电平测量进行了优化。它将低噪声电压测量与电阻和温度函数相结合，建立了低电平灵活度和高性能的新标准, 电阻测量范围 1 欧姆到 1 兆欧。

B2960B 系列是先进的双极电源，可以提供 6.5 位分辨率的电压或电流源，同时还能监控电压和电流，因此可以单独执行电阻测量。由于支持 4 象限运行，其输出极性既可以是正极，也可以是负极。因此，它可以提供 10 fA 到 3 A（直流）或 10.5 A（脉冲）的源电流，以及 100 nV 到 210 V 的源电压。

B2961B 和 34420A 的组合带来卓越的低电阻测量性能。在下图所示的电阻测量方案中，由 34420A 执行电压测量，B2961B 负责提供精确的电流源。在该配置中，以 B2961B为主按照预设的间隔执行测量，同时发送触发信号到 34420A，以进行电压测量。

34420A 也可以不借助其他仪器单独进行电阻测量。其最小电阻量程是 1 欧姆，最大输出电流是 10 mA。然而，B2960B 系列可以灵活地提供高达 3 A 的电流，使其测量分辨率比 34420A 单独使用时高出 300 倍，同时能保证足够的测量精度。

使用 10 mΩ 金属箔片电阻器的测量示例。B2961B 和 34420A 搭配，采用 500 mA 的测试电流实现了卓越的测量稳定性和精度；远远超过 34420A 单独使用时的性能表现。

PART 03

高电阻测量解决方案

Keysight B2980B 系列毫微微安计/皮安计和静电计/高阻表不但提供处于业界前沿的测量性能，还拥有难以比拟的诸多特性，从而保障最大化的测量置信度。毫微微安计/皮安计和静电计都支持 0.01 fA (10^-17 A）的最小电流分辨率， 能够满足几乎所有现有和未来的低电平电流测量需求。静电计支持 1000 V 的电压源功能，可以实现高达 10 PΩ (10^16 Ω) 的电阻测量。静电计具有自动和手动电阻测量模式。利用手动电阻测量模式，可以指定任意测试电压进行高电阻测量。

已淘汰的 4339A/B 高阻表曾是多年来标准的电阻测量首选对象。B2980B 系列是与其最接近的替代产品。由于采用了与 4339A/B 不同的电流测量方法，B2980B 系列可提供比 4339A/B 更低的测量噪声和更高的测量速度，但其最大容性负载有一定限制。因此，在替换 4339A/B 时需要重点注意被测材料的容性负载。我们还提供了 N1413A 高阻表夹具适配器，以便为 B2980B 系列连接 4339A/B 的附件，如 16008B、16117B/C 和 16339A。我们也提供 B2980B 系列的附件（如 N1424A/B/C、N1425A/B、N1426A/B/C、N1427A/B 和 N1428A）。

电阻测量通常是在应用激励后，在某个特定时间进行。这是因为绝缘材料的电阻率通常不会快速收敛为某个稳定值。因此，所有的电阻规范都被强制要求必须对电阻测量的实施时间做出明确说明，B2980B 系列可以确定应用激励（通电）之后进行测量的具体时间，B2980B 系列的时域视图还可以显示从激励开始到启动测量之前的电阻变化。