低功率纳米技术及其它敏感器件的测量技术及误差源 II

Jack_ma

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外部噪声源^[1]通常是马达、电脑显示屏或其它电子设备产生的干扰信号。这些噪声可以通过屏蔽和滤波、去除或关断噪声源来得到控制。这些噪声[2]源通常在电力线频率上，因此在进行锁定测量时，测试频率应避开60Hz（50Hz）的倍数或分数倍。在直流反转技术中，使得每次测量都为电力线周期的整数倍来实现这一目的。

 

热电动势是由于电路的不同部分处在不同的温度下，以及不同材料的导体互相接触而产生的。降低热电动势可以通过保持所有导线处于同一温度下，并在可能的地方使用铜对铜的连接来实现。考虑到无法保证电路的每个部分都使用铜材料（测试对象本身通常也不是铜材料）,所以通常会使用锁定放大器技术、直流反转技术这样的测量方法来降低热噪声。

 

测试引线电阻[3]也会在被测电阻中引入误差。为防止引线电阻影响测量精度，应使用四线（Kelvin）法进行测量。

 

1/f噪声[4]用来描述低频下使幅值增加的任何噪声。具有这种特点的噪声在元件、测试电路以及测试仪器中都可看到。环境因素例如温度及湿度会引起这种噪声，或是标签上标示的“老化”及“漂移”等元件的化学过程也会引起这种噪声。可以通过电流、电压、温度或阻值变化等观察到1/f噪声。

 

通过以上讨论我们会将重点放在测量系统中的1/f电压噪声上。因为一般测试对象或是测试电路中的元件受到的干扰以这种噪声为主。例如碳膜电阻主要表现出0.01%到0.3%的1/f阻值误差，而这种阻值误差对于金属薄膜和绕线电阻来说则是碳膜电阻的1/10，半导体的阻值误差则介于以上两种之间。

 

 

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[1] 噪声源：http://www.keithley.com.cn/news/prod160311

[2] 2400C：http://www.keithley.com.cn/products/localizedproducts/currentvoltage/2400c

[3] 引线电阻：http://www.keithley.com.cn/llm/a/7.html

[4] 噪声：http://www.keithley.com.cn/llm/a/25.html