低功率纳米技术及其它敏感器件的交流与直流测量方法的比较——大电阻的测量1

目前，大于10 kΩ的被测电阻是对电流噪声和输入负载误差[1]方面的挑战。因电压噪声与测试对象的电阻成比例，电流噪声就会非常明显。在锁定放大器法和直流反转系统中，电流噪声来自于测量电路，在流经测试对象和/或引线电阻时会产生额外的直流和交流电压。

对于这两种测试系统，噪声具有相近的幅值。对于反转电流源[2]及纳伏表的组合，在80fA/噪声下电流噪声的典型值是直流50pA。对于锁定放大器[3]法在180fA/噪声下，电流噪声为直流50pA。虽然50pA直流无法干扰到交流测量，但它会增加测试对象的功率，因此必须计入测量系统施加在测试对象上的总功率中去。在直流反转法[4]中这就是一个很小的问题了，因为可编程电流源可以很容易的产生一个直流分量来抵消纳伏表的直流量。锁定放大器则没有这个能力。

测量高阻测试对象的第二个限制是电压测试电路的输入阻抗，它会带来负载误差。假设需要对一个10MΩ阻值的测试对象进行测量。典型的锁定放大器电路有一个近似的输入阻抗—10MΩ。这就意味着本应流经测试对象的电流将会有一半流入仪器的输入，造成测量电压50%的误差。即便使用精确的差分法[5]，使用锁定放大器测量超过1MΩ阻值的被测器件时，要达到1%的误差精度也是不现实的。