臺灣博碩士論文加值系統

目前高功率的電路(大電力控制)仍需分立式元件來著手，而對於高功率
半導體其元件的特性，電流解析度往往要小於0.1μA以下。雖目前市面上
已有販售半導體元件的特性儀，但價格卻相當的昂貴，而且輸出功率較低。
因此本研究以大功率、高電流解析度為主軸，關鍵技術在於「電源-量測單
元」(SMU, Source Measurement Unit)的研究。
主要功能：一、為供應負載電壓量測其電流二、供應負載電流量測其
電壓。然而關鍵在於元件特性以及護衛環電路。
本研究已初步完成，電路量測系統電流解析度可達到0.1nA 等級。

The power circuit is performed still with discrete element. Therefore, we
need to measure the I-V characteristics of the high power discrete element,
which current resolution higher than 0.1μA. In the thesis, we provide a
SMU(source measurement unit) architecture to carry out this purpose –current
resolution: 0.1nA

中文摘要……………………………………………………………… i
英文摘要……………………………………………………………… ii
誌謝……………………………………………………………… iii
目錄……………………………………………………………… iv
表目錄……………………………………………………………… v
圖目錄……………………………………………………………… vi
一、緒論
1.1 前言………………………………………………………… 1
1.2 背景………………………………………………………… 1
1.3 動機………………………………………………………… 3
二、研究方法與技術
2.1 電路設計介紹……………………………………………… 4
2.2 運算放大器之電流迴路…………………………………… 5
2.2.1 運算放大器是一個四端元件……………………………… 6
2.2.2 差動訊號到單端訊號的轉換……………………………… 7
2.2.3 頻率穩定性………………………………………………… 11
2.3 接地的配置………………………………………………… 12
2.4 類比電路的接地…………………………………………… 14
2.5 保護環電路………………………………………………… 15
2.6 類比電路的旁路…………………………………………… 18
2.7 Ferrite 鐵芯環…………………………………………… 20
2.8 傳輸線的漏電流…………………………………………… 23
三、系統硬體架構與原理
3.1 保護環電路………………………………………………… 27
3.2 同時供應電壓/測量電流電路…………………………… 30
3.3 洩漏電流問題……………………………………………… 31
3.4 限流電路…………………………………………………… 33
3.5 同時供應電流/量測電壓電路…………………………… 34
四、實驗
4.1 實體電路說明……………………………………………… 35
4.2 定電壓量測………………………………………………… 36
4.3 定電流量測………………………………………………… 38
五、討論………………………………………………………… 41
六、結論………………………………………………………… 43
參考文獻……………………………………………………………… 44

[1] Paul Brokaw, An IC Amplifier User’s Guide to Decoupling, Grounding,and
Making Things Go Right for a Change, http://www.analog.com
[2] 陳連春，雜訊解析與對策，增訂版，建興出版社，133~191 頁，永和市，
1999 年5 月。
[3] Joseph F.Keithley, Low Level Measurements, Section 1~2, 5th Edition.