穿越电流测量的无人区——pA等级电流测量_技术

从毫安到微安再到皮安，随着电子技术的发展，以及市场对于低功耗的需求，电子设备的电流水平有往小发展的趋势，比如手机电池待机电流（10−3 A）、光电二极管暗电流（10−12 A）、OLED的像素电流（10−12 A）等。而如何精确测量出微弱电流，则成了一道避不开的难题。为穿过这片“无人区”，测量出pA等级的电流，我们必须踏入小数点后15位（fA等级）的世界。然而，这片了无人烟的区域并不是那么好踏足，路上的荆棘羁绊是难免的，需克服重重挑战才能成功到达终点。

多重挑战

首先要考虑的便是测量中的偏置电流问题。当输入端开路时，理想电流计的读数应当为零。然而，实际的电流计在输入端开路时有一些小的电流。这些电流是由有源器件的偏置电流以及流过仪器内部的绝缘材料的泄漏电流所引起的。

试想一下，待测电流小到1pA，而构成电流计的器件之一—运算放大器的偏置电流却达到100pA，我们还能愉快地测出待测电流大小吗？当然不行，因为信号（待测电流）已被误差电流（偏置电流）掩盖，除非我们能将偏置电流控制在fA水平。

偏置电流满足了是不是就可以了？不，这只是万里长征中的第一步。接下来要考虑的问题还很多，包括很多设计上，工艺上的细节都会对测量结果造成很大的影响。比如噪声、电介质吸收、泄漏电流、绝缘、屏蔽、PCB材料，甚至电缆等。这些问题我们在设计中如何避免呢？