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C-V丈量技能、技巧与圈套——常见C-V丈量误差 I

偏移[1]和增益误差[2](如图7所示)是C-V测量中最常见的误差。X轴以对数标度的方式给出了电容的真实值,大小范围从皮法到纳法。Y轴表示系统

偏移[1]和增益差错[2](如图7所示)是C-V丈量中最常见的差错。X轴以对数标度的办法给出了电容的实在值,巨细规模从皮法到纳法。Y轴表明体系实践丈量的值,包括丈量差错。假如丈量体系是抱负的,那么所测出的值将与实在值彻底匹配,能够画成一条具有45度角的直线,如图7中黑色的线所示。实践上,增益和偏移差错(蓝线和红线)总是会呈现,有必要进行校对。

增益、额定值、偏移量
图7.电容丈量中的增益和偏移差错[3]
因为坐标轴是对数方式的,因而蓝线所示的偏移差错就表明小电容上的小差错以及大电容上的大差错。因为偏移差错改变这么大,校对这种差错有必要留意两个方面。当丈量很小的电容(<10pF),即大阻抗时,最好的校对办法是“开路校对”。当丈量较大的电容(高达10nF),即小阻抗时,最好选用“短路校对”。
图7中还给出了增益差错,以红线所示。增益差错的改变取决于所测电容的巨细,它们比较偏移差错更难以校对。“负载校对”是校对增益差错的一种办法。进行负载校对时需求衔接一个已知的规范负载,丈量它,然后核算比值使得丈量的值与已知的负载相匹配。负载校对的局限性在于,当负载巨细挨近于待测器材时,它的作用最好。例如,假如咱们想要丈量10MHz下的一个5pF电容,这表明负载约为3千欧姆,那么,校对这一丈量就需求找到3千欧姆的规范负载。假如待测器材的尺度改变很大(一般便是如此),这样做就不切实践了,因而负载校对办法实践上不适用于一般的实验室使用。

CVU仪器[4]、Z短路、Z开路、Z负载、探针
图8.
开路、短路和负载校对实践上是在干什么?图8给出了一个沟通阻抗测验[5]体系的简化模型,其间添加了集总元件表明开路、短路和负载差错项。丈量体系的一切组成部分——一切线缆、一切探针和一切卡盘——已集总在一同,表明为Z开路(开路阻抗差错)、Z短路(短路电路阻抗差错)和Z负载(负载校对组件)。在这个测验体系上进行校对的第一步是在探针之间构成短路,一般做法是将两个探针头放在同一个触摸pad上。然后用电容计丈量电容值,并将其保存为剩下短路阻抗。第二步是抬起探针,使其保持在挨近丈量实践器材时应有的方向。然后电容计丈量电容值,将其保存为剩下开路阻抗。假如需求,能够在探针之间加一个已知的阻抗负载,用%&&&&&%计丈量其值,将其保存为负载校对。下面的公式用于在丈量中使用这些校对。


其间:
Zfinal=终究通过校对的丈量阻抗
Zm=测得的阻抗
Load ratio=测得的负载校对
Zs=测得的短路校对
Zo=测得的开路校对

Zfinal是依据这一公式使用这些校对所得到的终究成果。假如校对值封闭,它就会进入缺省状况,使其对这一公式不行见。值得留意的是一个重要问题,假如这些校对完成的不正确,它们实践大将使得终究的丈量值还不如彻底不进行校对的正确!走运的是,为了进步易用性,当时大多数沟通阻抗表都已内置了开路、短路和负载校对以及相应的核算公式。

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