微弱信号测试,研发与科研场景的共性困境
在半导体器件研发、新能源材料表征、光电探测器性能验证、高校实验室材料研究过程中,微弱电流、超高绝缘电阻、微量电荷的采集与分析,是决定实验结论、器件可靠性评估的关键环节。很多研发人员会遇到这样的现实难题:普通测量设备面对 fA、aA 量级信号时,读数持续跳动,有效信号被噪声淹没;测量高阻绝缘样本,线缆漏电流、负载效应带来额外偏差,实验数据无法复现;器件栅极漏流、材料表面电阻率测试,整套测试链路缺少适配方案,仪器选型匹配出现偏差。
还有很多团队,硬件设备到位之后,还会面对更多现实阻碍。测试链路缺少屏蔽设计,环境电磁干扰直接影响测量结果;设备本身性能达标,但缺少配套程控软件,大批量样本测试只能手动记录数据,耗费大量人力;仪器出现故障之后,找不到具备芯片级维修能力的技术团队,设备长期搁置,影响项目进度。
上述问题并非单纯依靠更换一台高精度仪表就能够完全化解,从仪器选型、测试链路搭建、自动化程序开发,再到后期维护校准,是一套完整的系统工程。很多技术团队仅仅聚焦仪器参数,忽略整套测试体系搭建,最终导致昂贵设备无法发挥应有的价值。Keithley 静电计,就是面向微弱信号、超高阻抗测量场景开发的仪器,而完整的测试落地,离不开综合服务商的全链条支撑。
深耕电测行业,构建全链条服务能力的安泰测试
西安安泰测试设备有限公司(Agitek)成立于 2008 年,扎根电子测试测量行业十余载,是国内知名的专业测试仪器综合服务商。企业发展从仪器销售服务起步,2016 年首款商用功率放大器落地,迈入核心硬件自研的发展阶段,成长为国家级高新技术企业。2017 年,企业推出自主研发 ATE-Cloud 智能测试平台,搭建 AGITEK SERVICE 技术服务体系;2021 年实现规模化发展跨越;2023 年获评陕西省瞪羚企业;2024 年 PRBTEK 国产化差分探头完成研发,持续筑牢自身技术壁垒。
企业现有员工 200 余人,核心人员来自 Tektronix、华为、西北工业大学、西安交通大学等单位,手握三十余项权威资质荣誉,拥有质量管理体系认证、高新技术企业认证、陕西省工业企业研发机构证书等多项认证。合作对象覆盖中国科学院、中船重工、中国航天、中兴、中国电子,同时和清华大学、北京大学、国防科技大学、西安电子科技大学等众多高校科研单位建立业务往来。
安泰测试走出硬件、软件、服务协同发展的路径,业务覆盖仪器研发、集成、销售、维修完整链条,布局自研硬件产品、ATE 自动化测试系统、ATE-Cloud 智能测试云平台,不局限于仪器设备供给,面向半导体与集成电路、新能源与电力电子、航空航天、科研院所高校等领域,提供从前期选型、方案定制、系统集成,到后期维修维护、技术支持的整套服务,回应行业内选型困难、设备匹配度不足、测试方案不完善、售后维修周期长等现实痛点。
Keithley 静电计,把关键性能转化为可落地的测量价值
普通数字万用表很难胜任飞安、阿安级别微弱信号采集,根源在于输入阻抗不足、输入端压降低指标达不到要求,会对被测回路带来负载分流,线缆漏电流也会叠加进测量读数当中,造成数据失真。Keithley 静电计包含 keithley6514、keithley6517B 两款核心型号,专门针对微弱电流、超高电阻、微量电荷、高内阻电压测量设计,能够完成普通仪表无法实现的测试任务。
从底层原理来看,静电计采用电压反馈架构,搭配三同轴驱动屏蔽接口,能够抑制测试线缆带来的漏电流干扰。电压测量模式输入阻抗超过 200TΩ,输入端压降控制在 20μV 以内,极大降低对被测样品的负载效应,避免因为测量仪器介入改变被测对象本身的电路状态。
两款型号定位各有侧重,适配不同的业务场景。keithley6514,面向不需要外部高压偏置的微弱信号采集场景,可完成电流、电压、电阻、电荷四类测量,适合光电探测器暗电流、纳米材料、高阻器件漏电的基础表征,支持程控接口,既可以用于实验室静态实验,也能够对接自动化系统完成批量检测。
keithley6517B 内置 ±1kV 可扫描电压源,在完成基础测量之外,可以直接输出扫描偏置电压,适配绝缘材料体电阻率、表面电阻率测试、器件漏电流、击穿特性评估等工作。仪器自带电压反转测量方法,能够抵消绝缘材料测试过程中样本自带的背景电流干扰,提升高阻样本测量结果的可复现性,电阻测量上限可达 10¹⁸Ω,覆盖高端绝缘介质材料测试需求。
仪器的核心参数,最终转化为研发人员可感知的实际价值。极低的输入偏置电流与噪声指标,保障 aA 到 fA 量级微弱信号可以被有效识别,不会被噪声掩盖真实信号;超高输入阻抗,测试绝缘薄膜、高分子材料、半导体栅极漏电时,不会分流被测回路,还原样品真实状态;宽量程覆盖,同一台设备兼顾微弱电荷、小电流到二十毫安级电流,减少设备替换成本;程控通讯接口,支持对接自动化系统,摆脱人工读数记录,降低人为引入的误差。
在实际业务场景中,半导体领域可用于 MOS 器件栅极漏流、绝缘层可靠性评估;光电行业完成光电探测器暗电流、响应特性测试;材料科研场景完成高分子、陶瓷、纳米薄膜的绝缘性能表征;同时也用于静电相关实验、压电与摩擦发电器件的电荷采集。
在实际项目落地中,静电计往往不是单独工作。安泰测试可以将 Keithley 静电计,同文档中同惠 TH2690 系列高阻计、是德 B298X 系列静电计做横向匹配选型,根据测试电压、电流量级、预算条件做方案对比。同时可以搭配安泰自研程控软件,例如 AT-TH2690 静电计程控软件,实现仪器远程控制、数据自动存储、报表自动输出,减少实验人员重复操作。
不止仪器供给,综合服务化解微弱测试项目落地难题
微弱信号测试项目的难点,很多时候不在于仪器本身,而在于整套测试体系搭建。安泰测试构建 “产品 + 服务 + 平台” 综合服务体系,围绕静电计这类弱电测量设备,输出全周期配套支持,解决项目推进过程中的多重卡点。
第一,按需精准选型,规避盲目配置带来的资源损耗。微弱信号测试变量复杂,包含被测信号量级、是否需要外加高压源、样品特性、实验室还是产线批量测试等多重条件。技术人员结合 Keithley 静电计、是德静电计、同惠高阻计等不同设备能力,梳理测试需求,区分 6514 与 6517B 的适用边界,输出适配的硬件配置,避免性能过剩或者指标不足的情况。
第二,定制化测试方案与 ATE 自动化集成。很多科研和产线场景,需要静电计配合夹具、屏蔽装置、其他测试仪器组成整套系统。安泰测试依托自身 ATE 集成能力,依托 AT-DAQ 数据采集系统、各类自研程控软件,把静电计纳入自动化测试系统当中,完成多通道同步采集、自动执行测试序列、自动导出数据报告,把重复的实验流程交由系统完成。同时可以接入 ATECLOUD 国产化智能测试云平台,实现测试数据统一管理。
第三,芯片级维修能力,降低设备使用周期成本。弱电高精度仪器对硬件状态要求高,一旦输入回路受损,普通维修手段无法处理。安泰搭建 AGITEK SERVICE 专业维修平台,具备高端仪器芯片级维修能力,针对静电计这类精密设备开展故障检修,缩短设备停机时间,减少重新购置设备带来的成本投入。
第四,全周期技术支持,贯穿项目各个阶段。前期协助梳理测试链路,讲解屏蔽、线缆、环境控制对微弱测量的影响;设备到场后协助部署调试,指导人员完成仪器设置;后期实验遇到异常现象,提供技术答疑,协助排查噪声大、读数漂移等常见问题,填补微弱测量领域技术支持的缺口。
面向产业创新,打造测试测量综合服务体系
电子测试测量是科研创新、产品迭代的重要基础,微弱信号测量更是材料、半导体、光电领域技术攻关的重要一环。单一仪器只能提供硬件能力,想要把硬件性能充分释放,需要选型、方案、软件集成、运维保障的协同配合。
安泰测试秉持 “国家荣誉责任;认真 专注 创新” 的使命,以成为全球领先的测试仪器综合服务商为愿景,持续推进自研硬件、软件平台、技术服务协同发展。不局限于仪器设备供给,面向研发工程师、实验室负责人、产线质检人员、高校科研老师,打通从需求梳理到设备运维的完整链路,帮助技术团队把仪器性能转化成真实可用的实验与生产数据。
如果正在开展微弱电流、超高阻抗、微量电荷相关测试工作,想要完善整套测试方案,可联系安泰测试获取进一步沟通。
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