CN111766497A - 一种高精度微弱瞬态电流测试系统及方法 - Google Patents

一种高精度微弱瞬态电流测试系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高精度微弱瞬态电流测试系统及方法，涉及测试技术领域，包括：信号施加电路，用于向被测器件施加偏置电压、激励信号和同步信号，其中，偏置电压使被测器件反向偏置，同步信号对激励信号进行同步控制，以使被测器件产生周期性的微弱电流变化量；信号采样电路，用于获取同步信号，并根据同步信号对微弱电流变化量进行周期性的采样，确定多组同步电流数据；数据处理电路，用于对多组同步电流数据形成的数字序列进行积分处理，确定检测微弱电流信号。本发明通过同步信号，对同步电流数据形成的数字序列进行周期性的积分运算，利用重频叠加的方法，有效获取检测微弱电流信号，保证了测试检测微弱电流信号的准确度和高效性。

Description

一种高精度微弱瞬态电流测试系统及方法
技术领域
本发明涉及测试技术领域，具体而言，涉及一种高精度微弱瞬态电流测试系统及方法。
背景技术
半导体材料是当今时代科技研究的主流，半导体材料对单粒子及环境温度等外界因素的敏感程度决定着其应用场景和应用价值，因而如何研究半导体材料对外界因素的敏感程度是关键问题。研发单位想知道所研发的半导体材料的敏感程度，就得通过一定的手段采集并检测出一些瞬态变化的特征，研究这些单粒子以及环境扰动的变化规律，为其应用提供可靠的依据。
瞬态信息的捕捉在对半导体材料性质的研究中尤为重要，其中，瞬态微弱电流是一种关键的瞬态信息，能有效反映半导体材料在环境扰动下的变化，因而，有效检测半导体材料的瞬态微弱电流是必不可少的。现有瞬态微弱电流检测技术主要通过增加硬件上的设计，以此放大瞬态检测微弱电流信号。然而，一方面，该种方法增加了硬件上的复杂度，且测试时间长；另一方面，该种方法易引入干扰信号，导致结果并不准确。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题。为达上述目的，本发明提供了一种高精度微弱瞬态电流测试系统，包括：
信号施加电路，用于向被测器件施加偏置电压、激励信号和同步信号，其中，所述偏置电压用于使所述被测器件形成反向偏置，所述同步信号用于对所述激励信号进行同步控制，以使所述被测器件产生周期性的微弱电流变化量；
信号采样电路，用于获取所述同步信号，并根据所述同步信号对所述微弱电流变化量进行周期性的采样，确定多组同步电流数据；
数据处理电路，用于对多组所述同步电流数据形成的数字序列进行积分处理，确定检测微弱电流信号。
由此，本发明通过设置信号施加电路、信号采样电路和数据处理电路，利用信号施加电路中同步信号的同步控制，以使被测器件产生周期性的微弱电流变化量，同时利用同步信号控制信号采样电路对微弱电流变化量进行周期性的采样，保证形成周期性的同步电流数据。在同步信号的影响下，周期性的同步电流数据是重频的，因而利用数据处理电路对其形成的数字序列进行周期性的积分运算，达到滤波的目的，能有效获取检测微弱电流信号。综上，本发明提供的高精度微弱瞬态电流测试系统，有效利用同步信号的同步控制，以此进行周期性的积分运算，保证了测试检测微弱电流信号的准确度和高效性，提高了测试的可靠性。
进一步地，所述信号施加电路包括偏置信号施加电路、激励信号施加电路和同步信号施加电路，其中：
所述偏置信号施加电路用于向所述被测器件施加所述偏置信号；
所述激励信号施加电路用于向所述被测器件施加所述激励信号，使所述被测器件产生电容值的变化；
所述同步信号施加电路用于对所述激励信号施加电路施加所述同步信号，使所述被测器件的电容值产生周期性的变化，并对所述信号采样电路施加所述同步信号，使所述信号采样电路进行周期性的采样。
由此，通过偏置信号施加电路、激励信号施加电路和同步信号施加电路的共同作用，使被测器件的电容值产生有效的周期性的变化。
进一步地，所述信号采样电路包括加法器和AD采集器，其中：
所述加法器用于获取所述同步信号，根据所述同步信号周期性出现的边沿，确定所述被测器件产生电流变化的多个电流变化时间段；再根据每个所述电流变化时间段，确定对应的所述微弱电流变化量；
所述AD采集器用于对每个所述电流变化时间段的所述微弱电流变化量进行数据采样，确定多组所述同步电流数据。
由此，本发明通过加法器叠加同步信号，有效利用同步信号的同步控制，促使测器件产生周期性的微弱电流变化量，因而根据同步信号周期性出现的边沿即可确定电流变化时间段，保证了同步电流数据的有效获取。同时通过AD采集器进行数据采样，有效确定多组同步电流数据，方便后续的数据处理。
进一步地，所述电流变化时间段为所述被测器件的充电时间段，其中，在所述同步信号为高电平的时段内，所述被测器件处于放电时间段，在所述同步信号为低电平的时段内，所述被测器件处于所述充电时间段。
由此，本发明通过同步信号的同步控制，在同步信号的高电平的时段内，被测器件放电，电流不变化，而在同步信号的低电平的时段内，被测器件充电，电流发生变化。因而通过同步信号的周期性的控制，同步电流数据也周期性地出现，保证多组同步电流数据的重频性，以便后续有效的周期性积分运算。
进一步地，每个所述电流变化时间段的时长相等，每组所述同步电流数据包括多个电流数据点；所述AD采集器具体用于：
针对每个所述电流变化时间段，每隔预设间隔时长进行一次数据采样，确定多个所述电流数据点，其中，在每个所述电流变化时间段中，多个所述电流数据点组成相应的所述同步电流数据。
由此，本发明针对每个电流变化时间段，对其进行同样的数字采样，得到相应的数字序列，以此有效获取多组同步电流数据。
进一步地，所述数据处理电路具体用于：
对多组所述同步电流数据中的多个所述电流数据点进行周期性的数字积分，确定相应的多个积分电流数据点；
根据多个所述积分电流数据点，确定所述检测微弱电流信号。
由此，本发明充分利用多组同步电流数据的重频性，采用对多组多个积分电流数据点进行数字积分的技术手段，保证高效确定检测微弱电流信号。
进一步地，多个所述电流数据点包括依次排序的第一数据点至第N数据点,所述积分电流数据点包括平均电流数据点；所述数据处理电路具体还用于：
根据所述第一数据点至所述第N数据点的次序，将多组所述同步电流数据中序号相同的所述电流数据点相加求平均，确定N个所述平均电流数据点。
由此，本发明充分利用多组同步电流数据的重频性，将多个相同序号的电流数据点相加，以此进行相同频率的信号的叠加，对信号进行了有效的放大，简单且高效地确定了平均电流数据点，保证测试检测微弱电流信号结果的准确性。
进一步地，所述数据处理电路具体还用于：
根据所述第一数据点至所述第N数据点的次序，使N个所述平均电流数据点形成相应的数字序列信号，所述数字序列信号为所述检测微弱电流信号。
由此，本发明将多个相同序号的电流数据点相加，以此进行相同频率的信号的叠加，通过简单的叠加计算，对相同频率的信号进行了有效的放大，有效捕捉到检测微弱电流信号。
进一步地，所述数据处理电路还用于：
确定所述被测器件在不同的辐照环境因素下的检测微弱电流信号，其中，所述辐照环境因素由环境因素控制电路调节；
根据在不同的所述辐照环境因素下的检测微弱电流信号，确定所述被测器件在不同的所述辐照环境因素下的性能图谱。
由此，通过获取不同的辐照环境因素下的检测微弱电流信号，即可有效反映出瞬态变化的特征，以此反映半导体材料随着环境扰动的变化规律，为其应用提供了可靠的依据。
本发明的第二目的在于提供一种高精度微弱瞬态电流测试方法，包括如下步骤：
向被测器件施加偏置电压、激励信号和同步信号，其中，所述偏置电压用于使所述被测器件形成反向偏置，所述同步信号用于对所述激励信号进行同步控制，以使所述被测器件产生周期性的微弱电流变化量；
获取所述同步信号，并根据所述同步信号对所述微弱电流变化量进行周期性的采样，确定多组同步电流数据；
对多组所述同步电流数据形成的数字序列进行积分处理，确定检测微弱电流信号。
由此，本发明利用同步信号的同步控制，以使被测器件产生周期性的微弱电流变化量，同时利用同步信号控制信号采样电路对微弱电流变化量进行周期性的采样，保证形成周期性的同步电流数据。在同步信号的影响下，周期性的同步电流数据是重频的，因而利用数据处理电路对其形成的数字序列进行周期性的积分运算，达到滤波的目的，能有效获取检测微弱电流信号。综上，本发明提供的高精度微弱瞬态电流测试方法，有效利用同步信号的同步控制，以此进行周期性的积分运算，保证了测试检测微弱电流信号的准确度和高效性，提高了测试的可靠性。
附图说明
图1所示为本发明实施例的高精度微弱瞬态电流测试系统的结构示意图；
图2所示为本发明实施例的高精度微弱瞬态电流测试系统的具体结构示意图；
图3所示为本发明实施例的偏置信号、激励信号和同步信号的波形示意图；
图4所示为本发明实施例的高精度微弱瞬态电流测试方法的流程示意图；
图5所示为本发明实施例的确定多组同步电流数据的流程示意图；
图6所示为本发明实施例的电流变化信号和激励信号的波形示意图；
图7所示为本发明实施例的电流变化信号、激励信号和同步电流数据的波形示意图；
图8所示为本发明实施例的根据数据采样确定多组同步电流数据的流程示意图；
图9所示为本发明实施例的确定被测器件性能图谱的流程示意图。
附图标记说明：
1-信号施加电路，11-偏置信号施加电路，12-激励信号施加电路，13-同步信号施加电路，2-信号采样电路，21-运放器，22-加法器，23-AD采集器，R-电阻，3-数据处理电路，4-被测器件。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述根据本发明的实施例，描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同附图标记表示相同或相似的要素。要说明的是，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表本发明的所有实施方式。它们仅是与如权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的装置和方法的例子，本发明的范围并不局限于此。在不矛盾的前提下，本发明各个实施例中的特征可以相互组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在半导体材料性质的研究中，瞬态信息能放映半导体材料随着环境因素变化的变化规律。因而，瞬态信息的捕捉在对半导体材料性质的研究中尤为重要，在所有瞬态信息中，瞬态微弱电流是一种关键的瞬态信息，能有效反映半导体材料在环境扰动下的变化，有效检测半导体材料的瞬态微弱电流是必不可少的。现有瞬态微弱电流检测技术主要通过增加硬件上的设计，以此放大瞬态微弱电流信号。然而，一方面，该种方法增加了硬件上的复杂度，且测试时间长；另一方面，该种方法易引入干扰信号，导致结果并不准确。
本发明第一方面的实施例提供了一种高精度微弱瞬态电流测试系统。图1所示为本发明实施例的高精度微弱瞬态电流的测试系统的结构示意图，结合图1来看，包括信号施加电路1、信号采样电路2、数据处理电路3，信号施加电路1用于产生偏置电压信号、激励信号和同步信号，其中：
信号施加电路1，用于向被测器件4施加偏置电压、激励信号和同步信号，其中，偏置电压用于使被测器件4形成反向偏置，同步信号用于对激励信号进行同步控制，以使被测器件4产生周期性的微弱电流变化量。具体地，信号施加电路1电连接至信号采样电路2、被测器件4，用于施加触发信号至被测器件4，并使信号采样电路2根据触发信号进行采样，其中触发信号包括偏置电压信号、激励信号和同步信号；
信号采样电路2，用于获取同步信号，并根据同步信号对微弱电流变化量进行周期性的采样，确定多组同步电流数据。具体地，信号采样电路2电连接至被测器件4，用于根据触发信号对被测器件4输出的信号进行采样；
数据处理电路3，用于对多组同步电流数据形成的数字序列进行积分处理，确定检测微弱电流信号。数据处理电路3电连接至信号采样电路2，用于对信号采样电路2输出的信号进行数据处理。
由此，通过设置信号施加电路1、信号采样电路2、数据处理电路3，有效地向被测器件4注入触发信号，并根据触发信号，对被测器件4输出的信号进行采样，保证了信号触发的有效性，提高了测试的可靠性。
可选地，结合图2来看，图2所示为本发明实施例的高精度微弱瞬态电流的测试系统的具体结构示意图，信号施加电路1包括偏置信号施加电路11、激励信号施加电路12和同步信号施加电路13。具体地，结合图3来看，图3所示为本发明实施例的偏置信号、激励信号和同步信号的波形示意图。偏置信号施加电路11用于向被测器件4施加偏置信号，导致其形成反向偏置，促使其内部由于电场作用形成等效电容值；激励信号施加电路12用于向被测器件4施加激励信号，使其产生电容值的变化；同步信号施加电路13用于对激励信号施加电路12进行周期性的控制，保证被测器件4的电容值产生周期性的变化，并对信号采样电路2进行同步控制，使信号采样电路2进行周期性的采样。
可选地，结合图2来看，信号采样电路2包括电阻R、运放器21、加法器22、AD采集器23，其中，电阻R电连接至被测器件4；运放器21电连接至电阻R的两端，用于放大电阻R的两端的信号变化；加法器22电连接至运放器21用于对信号进行加法运算，形成电流变化信号的波形；AD采集器23电连接至加法器22，用于对电流变化信号的波形进行采样。
可选地，结合图2来看，信号采样电路2包括加法器22，加法器22用于获取同步信号，根据同步信号周期性出现的边沿，确定被测器件4产生电流变化的多个电流变化时间段；再根据每个电流变化时间段，确定对应的微弱电流变化量。由此，通过加法器22有效叠加同步信号。
可选地，结合图2来看，信号采样电路2包括AD采集器23，AD采集器23用于对每个电流变化时间段的微弱电流变化量进行数据采样，确定多组同步电流数据。由此，通过AD采集器23进行数据采样，有效确定多组同步电流数据，方便后续的数据处理。
可选地，电流变化时间段为被测器件4的充电时间段，其中，在同步信号为高电平的时段内，被测器件4处于放电时间段，在同步信号为低电平的时段内，被测器件4处于充电时间段。由此，本发明通过同步信号的同步控制，在同步信号的高电平的时段内，被测器件4放电，电流不变化，而在同步信号的低电平的时段内，被测器件4充电，电流发生变化。因而通过同步信号的周期性的控制，同步电流数据也周期性地出现，保证多组同步电流数据的重频性，以便后续有效的周期性积分运算。
可选地，每个电流变化时间段的时长相等，每组同步电流数据包括多个电流数据点。结合图2来看，AD采集器23具体用于：针对每个电流变化时间段，每隔预设间隔时长进行一次数据采样，确定多个电流数据点，其中，在每个电流变化时间段中，多个电流数据点组成相应的同步电流数据。由此，本发明针对每个电流变化时间段，对其进行同样的数字采样，得到相应的数字序列，以此有效获取多组同步电流数据。
可选地，结合图2来看，数据处理电路3电连接至AD采集器23，数据处理电路3对AD采集器23输出的数字采样信号进行数据积分处理，以此确定最后的检测微弱电流信号。
可选地，结合图2来看，数据处理电路3具体用于：对多组同步电流数据中的多个电流数据点进行周期性的数字积分，确定相应的多个积分电流数据点；根据多个积分电流数据点，确定检测微弱电流信号。由此，本发明充分利用多组同步电流数据的重频性，采用对多组多个积分电流数据点进行数字积分的技术手段，保证高效确定检测微弱电流信号。
可选地，多个电流数据点包括依次排序的第一数据点至第N数据点,积分电流数据点包括平均电流数据点。结合图2来看，数据处理电路3具体还用于：根据第一数据点至第N数据点的次序，将多组同步电流数据中序号相同的电流数据点相加求平均，确定N个平均电流数据点。由此，本发明充分利用多组同步电流数据的重频性，将多个相同序号的电流数据点相加，以此进行相同频率的信号的叠加，对信号进行了有效的放大，简单且高效地确定了平均电流数据点，保证测试检测微弱电流信号结果的准确性。
可选地，结合图2来看，数据处理电路3具体还用于：根据第一数据点至第N数据点的次序，使N个平均电流数据点形成相应的数字序列信号，数字序列信号为检测微弱电流信号。由此，本发明将多个相同序号的电流数据点相加，以此进行相同频率的信号的叠加，通过简单的叠加计算，对相同频率的信号进行了有效的放大，有效捕捉到检测微弱电流信号。
可选地，结合图2来看，数据处理电路3还用于：确定被测器件4在不同的辐照环境因素下的检测微弱电流信号，其中，辐照环境因素由环境因素控制电路(附图中未标出)调节；根据在不同的辐照环境因素下的检测微弱电流信号，确定被测器件4在不同的辐照环境因素下的性能图谱。由此，通过获取不同的辐照环境因素下的检测微弱电流信号，即可有效反映出瞬态变化的特征，以此反映半导体材料随着环境扰动的变化规律，为其应用提供了可靠的依据。
本发明提供的一种高精度微弱瞬态电流测试系统，有效利用同步信号的同步控制，以此进行周期性的积分运算，无需复杂的硬件设计，保证了测试检测微弱电流信号的准确度和高效性，提高了测试的可靠性。
本发明第二方面的实施例提供一种高精度微弱瞬态电流测试方法，结合图4来看，图4所示为本发明实施例的高精度微弱瞬态电流测试方法的流程示意图，结合图4来看，包括步骤S1至步骤S3。
在步骤S1中，向被测器件4施加偏置电压、激励信号和同步信号，其中，偏置电压用于使被测器件4形成反向偏置，同步信号用于对激励信号进行同步控制，以使被测器件4产生周期性的微弱电流变化量。由此，施加偏置电压、激励信号和同步信号，有效促使被测器件4产生周期性的微弱电流变化量。
在步骤S2中，获取同步信号，并根据同步信号对微弱电流变化量进行周期性的采样，确定多组同步电流数据。由此，在同步信号的控制下，对微弱电流变化量进行周期性的采样，保证采集信号的周期性。
在步骤S3中，对多组同步电流数据形成的数字序列进行积分处理，确定检测微弱电流信号。由此，本发明通过同步信号的同步控制，以使被测器件4产生周期性的微弱电流变化量，同时利用同步信号对对微弱电流变化量进行周期性的采样，保证形成周期性的同步电流数据。在同步信号的影响下，周期性的同步电流数据是重频的，因而对其形成的数字序列进行周期性的积分运算，达到滤波的目的，能有效获取检测微弱电流信号。综上，本发明提供的高精度微弱瞬态电流测试的方法，有效利用同步信号的同步控制，以此进行周期性的积分运算，无需复杂的硬件设计，保证了测试检测微弱电流信号的准确度和高效性，提高了测试的可靠性。
图5所示为本发明实施例的确定多组同步电流数据的流程示意图，结合图5来看，包括步骤S21至步骤S22。
在步骤S21中，获取同步信号，根据同步信号周期性出现的边沿，确定被测器件4产生电流变化的多个电流变化时间段；再根据每个电流变化时间段，确定对应的微弱电流变化量。由此，由于在同步信号影响下，被测器件4产生周期性的电流变化，因而依据同步信号的边沿，即可有效确定被测器件4的电流变化时间段。再根据电流变化时间段，有效确定对应的微弱电流变化量，以便后续的周期性积分运算。
可选地，电流变化时间段为被测器件4的充电时间段，其中，在同步信号为高电平的时段内，被测器件4处于放电时间段，在同步信号为低电平的时段内，被测器件4处于充电时间段。由此，本发明通过同步信号的同步控制，在同步信号的高电平的时段内，被测器件4放电，电流不变化，而在同步信号的低电平的时段内，被测器件4充电，电流发生变化。因而通过同步信号的周期性的控制，同步电流数据也周期性地出现，保证多组同步电流数据的重频性，以便后续有效的周期性积分运算。
具体地，结合图6来看，图6所示为本发明实施例的电流变化信号和激励信号的波形示意图，从中可知，在同步信号为高电平(图6中未标出)，此时激励信号在同步控制下也为高电平，此时被测器件4处于放电时间段；而同步信号为低电平(图6中未标出)，此时激励信号在同步控制下也为低电平，此时被测器件4处于充电时间段，在充电时间段，电流也相应发生变化。因而，根据同步信号周期性出现的边沿，即可在电流变化信号中获取电流变化时间段，在电流变化时间段内，获取其对应的微弱电流变化量。在图6，激励信号的D1时间段和D2时间段的时长必须相同，T1时间段和T2时间段的时长必须相同，以保证后续采样数据的同步性，其中，D1时间段、D2时间段对应着激励信号的高电平段，即被测器件4的放电时间段，T1时间段、T2时间段对应着激励信号的低电平段加高电平段的一个周期，其中的低电平段即为被测器件4的充电时间段、电流变化时间段。
在步骤S22中，对每个电流变化时间段的微弱电流变化量进行数据采样，确定多组同步电流数据。由此，本发明通过有效利用同步信号的同步控制，促使测器件产生周期性的微弱电流变化量，因而根据同步信号周期性出现的边沿即可确定电流变化时间段，保证了同步电流数据的有效获取。
可选地，每个电流变化时间段的时长相等，每组同步电流数据包括N个电流数据点，其中，N为正整数，在上述AD采集器23对每个电流变化时间段的微弱电流变化量进行数据采样，确定多组同步电流数据的步骤中，包括：AD采集器23根据设置的预设间隔时长，针对每个电流变化时间段，每隔预设间隔时长进行一次数据采样，确定N个电流数据点，其中，在每个电流变化时间段中，N个电流数据点组成相应的同步电流数据。由此，本发明针对每个电流变化时间段，对其进行同样的数字采样，得到相应的数字序列，以此有效获取多组同步电流数据。
具体地，结合图7来看，图7所示为本发明实施例的电流变化信号、激励信号和同步电流数据的波形示意图。从中看出，在同步信号的影响下，激励信号在同步控制下为低电平时，此时被测器件4处于充电时间段，在充电时间段，电流也相应发生变化，即产生电流变化时间段，在电流变化时间段中产生微弱电流变化量。此时，对每个电流变化时间段，采集N个电流数据点，这N个电流数据点形成一组同步电流数据。在图8中，(S11，…，S1n)为第一组同步电流数据S1，(S21，…，S2n)为第二组同步电流数据S2，(S31，…，S3n)为第三组同步电流数据S3，可以看出每组同步电流数据都包括N个电流数据点。
图8所示为本发明实施例的根据数据采样确定多组同步电流数据的流程示意图，结合图8来看，包括步骤S31至步骤S32。
在步骤S31中，对多组同步电流数据中的N个电流数据点进行周期性的数字积分，确定相应的N个积分电流数据点。由此，利用多组同步电流数据的重频特性，对多组同步电流数据中的N个电流数据点进行相应的数字积分，以此确定N个积分电流数据点，保证最终数据的准确性。
在步骤S32中，根据N个积分电流数据点，确定检测微弱电流信号。由此，本发明充分利用多组同步电流数据的重频性，采用对多组N个积分电流数据点进行数字积分的技术手段，保证高效确定检测微弱电流信号。
可选地，N个电流数据点包括依次排序的第一数据点至第N数据点,积分电流数据点包括平均电流数据点，步骤S31具体包括：根据第一数据点至第N数据点的次序，将多组同步电流数据中序号相同的电流数据点相加求平均，确定N个平均电流数据点。由此，本发明充分利用多组同步电流数据的重频性，将多个相同序号的电流数据点相加，以此进行相同频率的信号的叠加，对信号进行了有效的放大，简单且高效地确定了平均电流数据点，保证测试检测微弱电流信号结果的准确性。
在本发明一个具体实施例中，设置积分窗口10，则每次取10组序列进行计算，得到新的序列，结合图7、图8来看，多组同步电流数据包括第一组同步电流数据S1(S11，…，S1n)、第二组同步电流数据S2，(S21，…，S2n)、第三组同步电流数据S3(S31，…，S3n)……第十组同步电流数据S10(S101，…，S10n)，则这十组对应的N个平均电流数据点为(S21+S31+…+S101+S111)/10，…，(S2n+S3n+…+S10n+S11n)/10。
可选地，步骤S32具体包括：根据第一数据点至第N数据点的次序，N个平均电流数据点形成相应的数字序列信号，数字序列信号为检测微弱电流信号。由此，本发明将多个相同序号的电流数据点相加，以此进行相同频率的信号的叠加，通过简单的叠加计算，对相同频率的信号进行了有效的放大，有效捕捉到检测微弱电流信号。仍以上述具体实施例说明，此时N个平均电流数据点为(S21+S31+…+S101+S111)/10，…，(S2n+S3n+…+S10n+S11n)/10按顺序组成这十组对应的检测微弱电流信号，即序列SN2((S21+S31+…+S101+S111)/10，…，(S2n+S3n+…+S10n+S11n)/10)。
图9所示为本发明实施例的确定被测器件4性能图谱的流程示意图，结合图9来看，在步骤S3之后还包括步骤S4至步骤S5，其中：
在步骤S4中，调节辐照环境因素，确定被测器件4在不同的辐照环境因素下的检测微弱电流信号。由此，通过获取被测器件4的检测微弱电流信号，反映被测器件4随着辐照环境因素的电学特性改变，以此清晰呈现被测器件4随着环境扰动的变化规律，充分捕捉了被测器件4的材料特性。
在步骤S5中，比较在不同的辐照环境因素下的检测微弱电流信号，确定被测器件4在不同辐照环境因素下的性能图谱。由此，通过获取不同的辐照环境因素下的检测微弱电流信号，即可有效反映出瞬态变化的特征，以此反映半导体材料随着环境扰动的变化规律，为其应用提供了可靠的依据。
本发明提供的一种高精度微弱瞬态电流测试方法，在同步信号的影响下，周期性的同步电流数据是重频的，因而对其形成的数字序列进行周期性的积分运算，达到滤波的目的，能有效获取检测微弱电流信号。综上，本发明提供的高精度微弱瞬态电流测试的方法，有效利用同步信号的同步控制，以此进行周期性的积分运算，无需复杂的硬件设计，保证了测试检测微弱电流信号的准确度和高效性，提高了测试的可靠性。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高精度微弱瞬态电流测试系统，其特征在于，包括：
信号施加电路(1)，用于向被测器件(4)施加偏置电压、激励信号和同步信号，其中，所述偏置电压用于使所述被测器件(4)形成反向偏置，所述同步信号用于对所述激励信号进行同步控制，以使所述被测器件(4)产生周期性的微弱电流变化量；
信号采样电路(2)，用于获取所述同步信号，并根据所述同步信号对所述微弱电流变化量进行周期性的采样，确定多组同步电流数据；
数据处理电路(3)，用于对多组所述同步电流数据形成的数字序列进行积分处理，确定检测微弱电流信号。
2.如权利要求1所述的高精度微弱瞬态电流测试系统，其特征在于，所述信号施加电路(1)包括偏置信号施加电路(11)、激励信号施加电路(12)和同步信号施加电路(13)，其中：
所述偏置信号施加电路(11)用于向所述被测器件(4)施加所述偏置信号；
所述激励信号施加电路(12)用于向所述被测器件(4)施加所述激励信号，使所述被测器件(4)产生电容值的变化；
所述同步信号施加电路(13)用于对所述激励信号施加电路(12)施加所述同步信号，使所述被测器件(4)的电容值产生周期性的变化，并对所述信号采样电路(2)施加所述同步信号，使所述信号采样电路(2)进行周期性的采样。
3.如权利要求1所述的高精度微弱瞬态电流测试系统，其特征在于，所述信号采样电路(2)包括加法器(22)和AD采集器(23)，其中：
所述加法器(22)用于获取所述同步信号，根据所述同步信号周期性出现的边沿，确定所述被测器件(4)产生电流变化的多个电流变化时间段；再根据每个所述电流变化时间段，确定对应的所述微弱电流变化量；
所述AD采集器(23)用于对每个所述电流变化时间段的所述微弱电流变化量进行数据采样，确定多组所述同步电流数据。
4.如权利要求3所述的高精度微弱瞬态电流测试系统，其特征在于，所述电流变化时间段为所述被测器件(4)的充电时间段，其中，在所述同步信号为高电平的时段内，所述被测器件(4)处于放电时间段，在所述同步信号为低电平的时段内，所述被测器件(4)处于所述充电时间段。
5.如权利要求3所述的高精度微弱瞬态电流测试系统，其特征在于，每个所述电流变化时间段的时长相等，每组所述同步电流数据包括多个电流数据点；所述AD采集器(23)具体用于：
针对每个所述电流变化时间段，每隔预设间隔时长进行一次数据采样，确定多个所述电流数据点，其中，在每个所述电流变化时间段中，多个所述电流数据点组成相应的所述同步电流数据。
6.如权利要求5所述的高精度微弱瞬态电流测试系统，其特征在于，所述数据处理电路(3)具体用于：
对多组所述同步电流数据中的多个所述电流数据点进行周期性的数字积分，确定相应的多个积分电流数据点；
根据多个所述积分电流数据点，确定所述检测微弱电流信号。
7.如权利要求6所述的高精度微弱瞬态电流测试系统，其特征在于，多个所述电流数据点包括依次排序的第一数据点至第N数据点,所述积分电流数据点包括平均电流数据点；所述数据处理电路(3)具体还用于：
根据所述第一数据点至所述第N数据点的次序，将多组所述同步电流数据中序号相同的所述电流数据点相加求平均，确定N个所述平均电流数据点。
8.如权利要求7所述的高精度微弱瞬态电流测试系统，其特征在于，所述数据处理电路(3)具体还用于：
根据所述第一数据点至所述第N数据点的次序，使N个所述平均电流数据点形成相应的数字序列信号，所述数字序列信号为所述检测微弱电流信号。
9.如权利要求1至8任一项所述的高精度微弱瞬态电流测试系统，其特征在于，所述数据处理电路(3)还用于：
确定所述被测器件(4)在不同的辐照环境因素下的所述检测微弱电流信号，其中，所述辐照环境因素由环境因素控制电路调节；
根据在不同的所述辐照环境因素下的所述检测微弱电流信号，确定所述被测器件(4)在不同的所述辐照环境因素下的性能图谱。
10.一种高精度微弱瞬态电流测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
向被测器件(4)施加偏置电压、激励信号和同步信号，其中，所述偏置电压用于使所述被测器件(4)形成反向偏置，所述同步信号用于对所述激励信号进行同步控制，以使所述被测器件(4)产生周期性的微弱电流变化量；
根据所述同步信号对所述微弱电流变化量进行周期性的采样，确定多组同步电流数据；
对多组所述同步电流数据形成的数字序列进行积分处理，确定检测微弱电流信号。
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