TEKTRONIXタイク6220 6221直流電流源交流及び直流電流源

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TEKTRONIXタイク直流電流源交流と直流電流源

Tektronixテイク

Tektronixタイク直流電流源交流と直流電流源製品紹介：

製品型番：
製品ブランド：Tektronix泰克
製品カテゴリ：直流電流源
製品備考：直流電流源交流と直流電流源

6220型直流電流源と6221型交流/直流電流源シリーズは、非常に使いやすく、ノイズが極めて低いマイクロ電流源である。マイクロ電流の発生は多くの研究開発と製品測定用途において重要な機器であり、特に半導体、ナノテクノロジー、超伝導などの面で重要である。6220/6221シリーズは、ホール測定、デルタモード抵抗測定、パルス測定、および微分コンダクタンスの測定など、次のアプリケーションのための理想的な選択となるように、高速、および組み込まれた制御機能を提供します。

Tektronixタイク直流電流源交流と直流電流源製品の特徴：

6220と6221の特徴：

• ソースおよびウェル（プログラマブル負荷）100 fA～100 mA

• 1014Ω出力インピーダンスは、様々な負荷に安定した電流源を提供することを保証する

• 65000点ソース記憶容量により、電流ソースからテスト電流スキャンを直接実行することができる

• RS-232、GPIB、トリガリンク、デジタルI/Oインタフェースを内蔵

• 3同軸出力を再配置でき、防護機能付きの応用ニーズに便利

• 220型シミュレーションモード既存のアプリケーションを再プログラムする必要はありません

6221特徴：

• 素子と材料の交流特性分析に用いられる4 pA〜210 mAピーク交流電流源。6221の10 MHz出力更新レートは、100 kHzの滑らかな正弦波を生成することができる

• 1 mHz〜100 kHzの周波数範囲の標準波形と任意の波形を内蔵する。アプリケーション分野には、複雑なプログラム可能な負荷またはセンサ信号、およびノイズシミュレーションが含まれる

• 5μsと短いプログラマブルパルス幅で、素子の消費電力を制限することができる。2182 Aナノボルトメータを用いた場合、＊50μs狭いパルスI−Vを測定することができる

• GPIB制御カードを必要とせずに簡単にリモート制御できるEthernetインタフェースを内蔵

• ナノテクノロジー
  -微分コンダクタンス
  -パルス信号源と抵抗

• 光電応用
  -パルス式I-V

• 交流抵抗ブリッジの交換（2182 Aと組み合わせて使用する場合）
  -低電力抵抗測定

• 代替ロック増幅器（2182 Aと組み合わせて使用する場合）
  -低雑音抵抗測定

低電流源の需要。現在の小型高電力効率電子デバイスのテストと特性解析には、低電流源を使用する必要がある低レベル電流を出力する必要があります。より低い励起電流は、デバイスの両端により低い（したがって測定しにくい）電圧を発生する。6220または6221と2182 A納伏表を組み合わせることで、この2つの課題を適切に処理することができます。

Tektronixタイク直流電流源交流と直流電流源製品の応用：

6220直流電流源及び6221交流/直流電流源は、非常に使いやすい超低電流ノイズ電流源である。低電流の発生は、多くの研究開発から生産まで、特に半導体、ナノテクノロジー、超伝導業界におけるテスト環境への応用が重要である。高精度のソースおよび組み込み制御機能により、6220および6221はホール測定、デルタモードを用いた抵抗測定、パルス測定および微分コンダクタンス測定などの応用に理想的な選択となる。

交流電流源と電流源波形発生器。6221は市場で唯一の低電流交流電流源である。6221を発売する前に、研究者とエンジニアは自分で交流電流源を構築しなければならなかった。この経済源は、精度、一貫性、信頼性、ロバスト性の面で「自制」案よりも優れている。6221も*市販の電流源波形発生器であり、複雑な波形の作成と出力を簡単にすることができます。

プログラミングが簡単です。これら2つの電流源は、フロントパネルコントロールまたは外部コントローラからRS−232またはGPIBインタフェースを介して完全にプログラムすることができ、6221はまた、Ethernetインタフェースを有し、任意のEthernet接続を介して遠隔制御することができる。この2つの機器は100 fA〜105 mAの直流電流を出力することができ、6221はまた、4 pA〜210 mAピークの交流電流を出力することができる。この2つの電流源は、0.1 V〜105 Vの出力電圧大電圧（電流源が電流を出力する際に到達できる電圧限界）を10 mVステップで設定することができる重要性は、応用中の過電圧が被測定デバイス（DUT）を損傷する可能性があることである。

220型電流源を直接置換する。6220と6221は、吉時利で人気の220型プログラマブル電流源の上に構築され、既存のアプリケーションでは、220型を6220/6221に置き換えることで、制御コードを書き換える必要なく220型のシミュレーションモードを容易に実現することができます。

電流スキャンの設定と実行が容易です。6220および6221はいずれも電流ランプ波を設定するツールを提供し、65，536種類の出力値までの事前定義されたシーケンスをフリップフロップまたはタイマを使用してステッピング出力する。これらの2つの電流源は、線形、対数、カスタム方式のスキャンをサポートしています。

6221は高分解能電流源とメガヘルツの更新速度を結合しているので、高忠実度でシミュレーションされた電流信号とアナログ電流斜波は分かりにくい。

無料の機器制御インスタンス起動ソフトウェア

電流源の機器制御インスタンスソフトウェアは、基本的な電流源タスクの実行と複雑な測定機能の調整に吉時利2182 Aを使用することを簡略化した。LabVIEWプログラミング環境で開発されたこのソフトウェアには、ユーザが機器を設定したり正しく接続したり、基本的な電流源機能を設定したりするのに役立つステップアップ測定ガイドが含まれています。このパッケージには、デルタモード、微分コンダクタンス、パルスモード測定などをサポートするツールがあります。このパッケージを使用すると、ユーザーはアプリケーションに含まれる関数の開始点を提供する任意のプリコーディング関数用の計器命令を印刷することができます。

びぶんコンダクタンス

微分コンダクタンス測定は非線形トンネル素子と低温素子*の重要かつ*重要な測定の1つである。数学的微分コンダクタンスはデバイスI−V曲線の導関数である。6220または6221と2182 Aナノボルト時計の組み合わせ使用は、業界*完全な微分コンダクタンス測定スキームである。これらの器具の組み合わせも*速い方案である：他の選択可能な方法より10倍速く、ノイズが非常に低い。1回の測定でデータを取得でき、複数回のスキャンを経て結果を平均する必要がなく、時間がかかり、誤差が生じやすい。また、622 Xと2182 Aの組み合わせは単一の測定器として使用できるので、簡単で使いやすい。これらの簡単な接続により、他のスキームでは扱いにくい分離およびノイズ電流の問題が解消されます。

図1.微分コンダクタンス測定を実行、分析、表示する。

デルタモード

*当初、吉時利が電圧と抵抗性低雑音測定のために開発したデルタモード法は、2182ナノボルト時計とトリガ可能な外部電流源を組み合わせて使用する必要があった。実際には、デルタモードは電流源を自動的にトリガして信号極性を交互に変化させ、その後、各極性においてナノボルトメータ読み取りをトリガすることができる。この電流逆法により、一定の熱電失調が解消され、測定結果が実際の電圧値を反映することが保証されます。

同様に、この基本的な方法は622 Xと2182 Aのデルタモードで採用されているが、この方法は実装において強化され簡略化されている。現在、この方法では時間ドリフトによる熱電失調が解消され、従来の方法の半分の時間だけで結果が得られ、電流源の制御とナノボルト時計の設定が可能になったため、ボタンを2回押すだけで測定設定が完了します。改善された熱電失調除去と高い読み取り速度は、測定ノイズを1 nに低減することができる

図2.デルタモードは1000：1ノイズ減衰を提供する

Deltaモードは低電圧と小抵抗を正確に測定することができます。622 Xと2182 Aを正しく接続した後、ユーザーは電流源のデルタボタンを押してからTriggerボタンを押すだけで、テストを開始することができます。622 Xおよび2182 Aはシームレスに動作することができ、GPIBインタフェース（6221のGPIBまたはイーサネットインタフェース）を介して制御することができる。622 Xは、デルタモード設定プロセスを「リード」するためのガイドを含む、無料の制御ソフトウェアの例を提供する。

パルステスト

測定プロセス自体に導入された少量の熱でもDUTの温度が上昇し、試験結果を逸脱させたり、デバイスを破損させたりすることがあります。6221のパルス測定機能は、パルス測定中にユーザーに最適なパルス電流振幅、パルス間隔、パルス幅、その他のパルスパラメータなどの*大きな霊的活性を設定することにより、DUTの消費電力を*まで低下させる。

6221は、フルレンジマイクロ秒レベルの上昇時間によって短パルス（したがって熱散逸を低減）を可能にする。6221/2218 Aの組み合わせはパルスと測定を同期させる：6221にパルスを印加した後、16μsで直ちに測定を開始することができる。ナノボルトレベル電圧測定を含む全パルス幅はわずか50μsであってもよい。6221と2182 Aとの間の周波数同期により、電力線関連のノイズが除去される。

標準波形と任意の波形発生器

6221は市販の低電流電流源波形発生器である。基本波形（正弦波、方波、三角波、斜波）を生成し、波形を点ごとに定義することをサポートする任意の波形発生器（ARB）を使用して波形を設定することができる。10メガサンプリング／秒の出力更新レートで1 mHz〜100 kHzの周波数範囲の波形を生成することができる。

AC抵抗ブリッジやロックアンプよりも優れた性能

交流抵抗ブリッジとロックアンプに比べて、622 X/2182 Aの組み合わせはノイズが低く、出力される電流が小さく、測定される電圧が小さく、DUTまでの消費電力が小さく、コストが低いなど、多くの利点を有する。また、電流プリアンプは必要ありません。

6221はまた、ロックアンプを用いたアプリケーションにおいて、ロックアンプの機能を拡張することもできる。例えば、信号をクリーニングし、同期信号を出力して、ロックアプリケーション（例えば、測定デバイスのおよび第3高調波応答）の理想的な出力源にすることができる。

6220と6221を自作電流源と比較

電流源を必要とする多くの研究者やエンジニアが、電圧源と直列抵抗器で間に合わせようとしている。これは交流電流が必要な場合の一般的な方法です。6220/6221が発売されるまでは交流電流源が市販されていなかったためだ。しかし、自作の電流源は真の電流源に比べて多くの欠点がある：

• 自家製電流源には*大電圧はありません。自作の「電流源」端子上の電圧が常に限界（例えば、多くの光電デバイスでは1～2 V）を超えないことを確認したいかもしれません。この*直接的な方法を実現することは、電圧源をその電圧限界まで下げることです。これには、必要な電流を得るために直列抵抗を下げる必要がある。異なる電流を設定するには、電圧を維持しながら抵抗器を変更する必要があります！もう1つの可能性のある方法は、DUTに保護回路を並列接続することです。これらの動作にはない電圧制御は、常に並列デバイスとして使用されるため、DUTに流れる設定電流の一部を「盗む」ことになる。

• 自作電流源の出力は予測できない。電圧源と直列抵抗器で作られた自作の「電流源」を用いて、DUTのインピーダンスは分圧器を構成する。DUT抵抗が完全に予測可能であれば電流が分かるが、DUT抵抗がほとんどのデバイスのように未知であるか変化している場合、電流は単に電圧を印加する関数ではない。電流源を予測可能にする*好適な方法は、非常に高い抵抗値の直列抵抗器を使用することであり（しかもそれに応じて高圧電圧源を採用する）、これは必要な*大電圧とちょうど矛盾する。
  このような予測不可能な電流源からの実際の電流は（制御できなければ）知ることができるが、コストもかかる。これは、直列抵抗器の電圧降下を電圧計で測定するなどの測定電流を補充して実現することができる。この測定は、電圧源を変更するためのフィードバックとして使用されたり、簡単に記録されたりすることができます。いずれの方法であれ、複雑さや誤差をさらに増加させる追加のデバイスが必要です。さらに悪いことに、自作の電流源が大きな直列抵抗を用いて一般的な予測を行う場合、この読み戻しには静電計を用いて精度を確保する必要がある。

2182 Aナノボルト時計

2182 Aは、吉時利の従来の2182ナノボルト時計の機能を拡張した。6220と6221は2182と互換性があるが、2182を用いたデルタモードと微分コンダクタンス測定に要する時間は2182 Aを用いた2倍である。2182 Aとは異なり、2182はパルスモード測定をサポートしていない。

図3.工業周波数同期の測定は50 Hz/60 Hz干渉を＊低に低減する。

図4.6221と無料の起動制御ソフトウェアの例を使用して、加算、乗算、接続、または標準波形にフィルタを適用するなどの操作により複雑な波形を容易に作成する。

622 X/2218 Aの組み合わせのアプリケーション

•機器の調整が容易で直感的なソフトウェアインスタンスにより、多くのアプリケーションの設定と操作が簡単になります。
•10 nΩ～100 MΩ抵抗測定範囲。広い範囲のデバイスに使用できる測定システム。
•抵抗測定用の交流抵抗ブリッジとロックアンプを低ノイズ性能で置き換える。
•50μsの狭いパルス幅でパルスを調整し、測定する（6221のみ）。
•微分コンダクタンスを測定する速度は従来の方式より10倍速く、ノイズも低い。微分コンダクタンスは、基板材料のエネルギー状態密度を記述するための半導体研究の重要なパラメータである。
•デルタモードにより、抵抗測定中のノイズが1000倍低減されました。
•低インピーダンスホール測定では、622 X/2182 Aを組み合わせたデルタ動作モードはノイズ性能と接触電位抑制を有する。より高いインピーダンスホール測定（100 MΩより大きい）に対して、4200−SCSは電流源、スイッチ及び多種の高インピーダンス電圧測定チャネルを置換することができる。これにより、事前にプログラムされたテスト項目を含む完全なスキームが提供されます。