電輸運(yùn)測(cè)試面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)

電輸運(yùn)測(cè)試面臨的挑戰(zhàn)：

1.特殊的測(cè)試條件。一般條件下，被測(cè)樣品被放置在低溫（通常是超導(dǎo)）及磁場(chǎng)環(huán)境中，其低溫zuidi可達(dá)0.1mK, 磁場(chǎng)可高達(dá)16T。在jiduan條件下，磁場(chǎng)可達(dá)100T脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)，壓力可達(dá)100GPA。PPMS可以提供一般條件下的測(cè)試環(huán)境，在此環(huán)境下，測(cè)試電纜連線需考慮熱效應(yīng)及對(duì)測(cè)試結(jié)果的誤差因素。

2.需要極小或極大電阻的測(cè)試。在超導(dǎo)條件下，被測(cè)樣品電阻可能低至nΩ級(jí)。而jiduan情況下，被測(cè)樣品電阻可能高達(dá)GΩ級(jí)，PPMS內(nèi)置輸運(yùn)測(cè)試選件達(dá)不到要求。

3.需要測(cè)試極小電壓、電流及微分電導(dǎo)，此時(shí)信號(hào)往往淹沒(méi)在噪聲中， PPMS內(nèi)置測(cè)試選件往往不能滿足要求。

應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)：

為應(yīng)對(duì)電輸運(yùn)測(cè)試面臨的挑戰(zhàn)，在PPMS的基礎(chǔ)上，必須添加適合極低電平測(cè)試的儀器作為必要的補(bǔ)充，該儀器必須具備去除噪聲的能力。以鎖相放大器為測(cè)試儀器的AC法和以622x低電平電流源／2182A納伏計(jì)組合構(gòu)成的Delta模式是兩種主要的應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的方法 ，兩種方法的框圖如下：

AC 法框圖

Delta 模式

Delta模式可以提供準(zhǔn)直流電流反向技術(shù)的測(cè)量和計(jì)算， 以消除溫差電動(dòng)勢(shì)的影響，每個(gè)Delta讀數(shù)都是根據(jù)通道1的兩個(gè)電壓測(cè)量結(jié)果計(jì)算而來(lái)；一個(gè)測(cè)量電流源的正相，一個(gè)測(cè)量負(fù)相，從而使噪聲降低1000倍。AC法和Delta模式法各有優(yōu)勢(shì)，相輔相成，一般在電輸運(yùn)測(cè)試時(shí)都配置。下圖示意出兩者應(yīng)用范圍：

從上兩圖可以看出，鎖放可在更高頻率應(yīng)用 ，比如脈沖測(cè)試，但鎖放較適合 100mΩ~1MΩ范圍的測(cè)試，而Delta模式可測(cè)試更低電平的信號(hào)，也更適合低千100mΩ及大千1MΩ的電阻測(cè)試。