電流測量中容易引起電流誤差的原因分析

測試系統中任何額外產生的電流都會加到被測電流中去而引起誤差。這種電流可以在內部產生，如儀器的輸入偏置電流；也可以從外部而來，如來自絕緣子和電纜。以下將討論各種電流產生原因。

1. 偏置電流

偏置電流可以在儀器內部產生（輸入偏置電流），也可以由外部電路產生（外部偏置電流）。

① 輸入偏置電流

當輸入端開路時，理想安培計的讀數應當為零。然而，實際的安培計在輸入端開路時的確有一些小的電流。這種電流稱為輸入偏置電流，是由有源器件的偏置電流以及流過儀器內部的絕緣子的泄漏電流所引起的。皮安計、靜電計和SMU中產生的偏置電流在儀器的技術指標中給出。輸入偏置電流疊加到被測電流上，所以儀表測量的是兩個電流之和： IM = IS + IOFFSET

輸入偏置電流可以通過蓋上（capping）輸入連接器并選擇zui低的電流量程來決定。用大約5分鐘的時間使儀器達到穩(wěn)定，然后讀取讀數。該讀數應當在儀器的技術指標之內。

從測量結果中減去輸入偏置電流的另一種方法是使用安培計的相對（REL或ZERO）功能。在開路的情況下使讀數達到穩(wěn)定，然后打開REL功能。建立REL值以后，以后的讀數就都是實際輸入值和該REL值之差。

②外部偏置電流

外部偏置電流可以由與安培計相連的絕緣體上的離子沾污產生。這種偏置電流也可以由摩擦電效應和壓電效應等原因在外部產生。外部偏置電流也加到源電流上，儀表顯示的也是這二者之和。

外部偏置電流可以用儀器的電流抑制功能（如果有此功能的話）來消除，也可以用一個比較穩(wěn)定、安靜的外部電流源來消除。采用這種方法時，儀表測量的電流為： IM = IS + IOFFSET - ISUPPRESS

如果IOFFSET和ISUPPRESS大小相等、極性相反，則： IM = IS

采用外部電流源的好處是IOFFSET可以等于甚至大于儀器滿量程之值，只要IOFFSET - ISUPPRESS 比較小即可。

2.摩擦電效應

摩擦電電流是由導體和絕緣體之間摩擦產生的電荷生成的。這時，摩擦引起自由電子脫離導體，產生電荷不平衡，從而產生電流。

“低噪聲”電纜能大大降低這種效應。這種電纜通常使用聚乙烯的內層絕緣層，并在外層屏蔽的下面涂敷以石墨。石墨可以起潤滑作用，并形成導電的等電位圓柱體，以使電荷平衡并盡量降低由電纜運動的摩擦效應所產生的電荷。然而，在受到振動或伸縮作用時，即使是低噪聲電纜也會產生一些噪聲。所以，所有的連接都要盡量地短，避免溫度變化的影響（溫度變化會產生熱膨脹力），并且將電纜固定在不振動的表面，如墻壁、桌面或其它牢固的結構上。

有多種方法可以解決運動和振動的問題：

消除與振動源的機械耦合。馬達、泵和其它的電機設備都是常見的振動源。

使測試夾具穩(wěn)定。牢靠地固定或綁扎電子元件、導線和電纜。屏蔽應當牢靠、完善。

摩擦電效應也可能在其它絕緣體和導體互相接觸摩擦時發(fā)生。所以在構建測試夾具和進行弱電流及高阻抗連接時，盡量減少絕緣體之間及導體之間的接觸也是很重要的。

3.壓電效應和儲存電荷效應

某些晶體材料用作絕緣端子和連結件時，若向其施加機械應力，就會產生壓電電流。在某些塑料中，電荷的儲存使該材料的性質類似于壓電材料。壓電絕緣體的端子示于圖1。

為了盡量減小這種效應產生的電流，重要之點在于消除絕緣子上的機械應力并使用壓電效應和儲存電荷效應zui小的絕緣材料。

這種效應和金屬板與端子之間的電容變化無關。由于電荷的運動產生了電流。

在實際工作中，區(qū)分儲存電荷效應（在絕緣體中）和壓電效應可能是相當困難的。無論對哪種現象，選擇很好的絕緣材料，并使連接結構盡可能地牢固都是很重要的。

4.污染和濕度

當離子化學物質在電路板上的兩個導體之間生成弱的化學電池時，電化學效應就會產生誤差電流。例如，常用的環(huán)氧樹脂印制電路板，如果沒有*地清洗掉腐蝕加工用的溶液、焊劑或其它的污染物，就能在兩個導體之間產生幾個納安的電流（見圖2）

高濕度和離子污染能夠大大降低絕緣電阻。在發(fā)生結露或水吸收的情況時，就會出現高濕度，而離子污染則可能由人體的油脂、鹽分和焊劑等產生。

這些污染的主要結果是降低絕緣電阻。在高濕度和離子污染的雙重作用下，還能形成導電通路，甚至可以形成具有高串聯電阻的化學電池。這種情況下形成的電池能夠在很長的時期內輸出皮安或納安級的電流。

為避免污染和濕度的影響，應當選擇抗吸水的絕緣材料，并將濕度保持在適當的水平。而且，還要確保所有的絕緣體清潔、不受污染。

如果絕緣體受到污染，可使用清潔的溶劑，如甲醇來清洗所有的互連電路。重要之點是在污染物溶解到溶劑中以后，將其*沖凈，使之不再沉積下來。清洗時只能使用純凈的溶劑；低等級的溶劑可能含有污染物，清洗后會留下電化學薄膜。上海三廣主要經營集成電路、偏冷們芯片、電流傳感器、電壓傳感器、電流變送器、電壓變送器、開關電源、進口current sensor、ac current sensor、電流開關 current switch、ac current switch和電流感應開關current sensing switch、ac current sensing switch以及各種常用電子元件，下設一獨資子公司，三廣景芮，主要從事：DR維修培訓、X光機維修培訓、數字胃腸機維修、DR維修、東芝CT維修和X光機維修等等醫(yī)療設備維修及培訓。 

5.介電吸收

在絕緣體上施加電壓時，由于各種極性分子以不同的速率運動，使得絕緣體內部的正、負電荷發(fā)生極化，這時絕緣體內就會發(fā)生介電吸收現象。當撤去電壓時，這些分離的電荷在重新組合時會在與絕緣體相連的電路中產生衰減的電流。

為了盡量減小介電吸收對電流測量的影響，避免向進行靈敏電流測量時所使用的絕緣體施加大于幾伏的電壓。在實際工作無法避免這種情況時，可能需要經過幾分鐘、有時甚至幾個小時，介電吸收引起的電流才會消散。