产品信息
产品简介
Keithley 6221 交直流电流源是吉时利 6200 系列超灵敏精密电流源的旗舰型号，也是市面上唯一一款低电流交流电流源。在 6220 直流功能基础上，6221 集成了内置任意函数发生器（AFG），可输出 1 mHz 至 100 kHz 的正弦波、方波、斜波及用户自定义任意波形，交流电流幅度范围达 4 pA ～ 210 mA 峰峰值，10 MSPS 输出更新速率可产生 100 kHz 平滑正弦波。
6221 同时支持微秒级脉冲测量：最短 5 μs 可编程脉宽，配合 2182A 纳伏表可在 50 μs 脉冲内完成完整的电流施加与纳伏级电压测量。内置以太网接口无需 GPIB 控制卡即可实现远程控制，被动无风扇散热设计完全消除机械振动干扰。
产品优势
业界唯一低电流交流源
6221 是市场上唯一专为低电流应用设计的精密交流电流源，填补了传统锁定放大器在低电流交流激励方面的空白。AFG 支持 4 pA 至 210 mA 峰峰值的精密交流输出，频率覆盖 1 mHz 至 100 kHz，使研究人员无需自行搭建复杂信号链即可完成纳米器件的交流阻抗表征与微分电导测量。
微秒级脉冲 IV 测量
6221 可编程脉冲宽度最短 5 μs，配合 Keithley 2182A 的触发同步机制，整个脉冲宽度（含纳伏级电压测量窗口）最窄仅 50 μs。脉冲重复间隔 83.3 ms 至 5 s，有效抑制被测器件的自热效应，特别适合大功率器件、生物传感器和相变材料的脉冲 IV 特性测量。工频同步功能进一步消除 50/60 Hz 电力线相关噪声干扰。
高精度任意波形发生
内置 16 位分辨率（含符号位）的 AFG 采用 10 MSPS 采样速率，频率准确度 ±100 ppm（1 年）。支持正弦波、方波（可变占空比，最小脉宽 1 μs）、斜波（<0.1% 线性度至 10 kHz）及最长 64K 点任意波形。正弦波幅度平坦度优于 1 dB（至 100 kHz），方波过冲不超过峰值的 2.5%，为阻抗谱测量、谐波分析和器件频率响应表征提供高质量激励源。
超低噪声与极高输出阻抗
6221 继承了 6220 的超低噪声设计，在 10 Hz 至 20 MHz 频段内电流噪声低于 1 mV 有效值（至 50 Ω 负载）。超高输出阻抗（>10¹⁴ Ω）确保向高阻抗器件提供稳定恒流激励，即使负载从数欧姆变化到 10¹² Ω 也不影响输出准确度。最大输出功率 11 W，支持 4 象限源或阱工作，适应各类型器件的双向 IV 特性测量。
Delta 模式与微分电导高速测量
与 2182A 联用的 Delta 模式反向速率最高 24 Hz，噪声底噪降至 1 nΩ，DUT 电阻测量范围达 1 GΩ。微分电导测量速度比其他方案快 10 倍，一次扫描即可获取非线性隧道器件和低温器件的完整 dI/dV 曲线，无需多次测量取平均，大幅节省实验时间。
多接口与便捷系统集成
6221 在 6220 的 GPIB 和 RS-232 基础上新增内置以太网接口（LXI 兼容），无需额外购置 GPIB 卡即可实现远程网络控制，降低系统集成成本。SCPI 命令集确保与 LabVIEW、MATLAB 及第三方测试软件的无缝兼容。同时支持 220 型仿真模式，平滑替换老款仪器，保护既有测试投资。
产品参数
电流源核心规格
参数 | 规格 |
直流输出范围 | 100 fA ～ 105 mA（双极性） |
交流输出范围 | 4 pA ～ 210 mA 峰峰值 |
输出阻抗 | >10¹⁴ Ω（2 nA / 20 nA 量程） |
输出电容 | <10 pF；滤波器开启时 <100 pF（2 nA / 20 nA 量程） |
负载阻抗稳定性 | 稳定至 10 μH；慢速输出响应模式下达 100 μH |
电压极限（合规） | 双极性 0.1 V ～ 105 V，步长 0.01 V |
最大输出功率 | 11 W（4 象限源或阱工作） |
程序存储器 | 64K 地址（65,536 点） |
最大触发速率 | 1,000 次/秒 |
噪声（10 Hz ～ 20 MHz） | <1 mV 有效值，<5 mV 峰峰值（至 50 Ω 负载，2 nA ～ 20 mA 量程） |
任意函数发生器（AFG）规格
参数 | 规格 |
波形类型 | 正弦波、方波、斜波、用户自定义任意波形（最多 4 种） |
频率范围 | 1 mHz ～ 100 kHz |
频率准确度 | ±100 ppm（1 年） |
采样速率 | 10 MSPS |
幅度范围 | 4 pA ～ 210 mA 峰峰值（至高达 10¹² Ω 负载） |
幅度分辨率 | 16 bit（含符号位） |
幅度准确度(<10kHz) | ±（1% 读数 + 0.2% 量程） |
偏移准确度 | ±（0.2% 读数 + 0.2% 量程） |
正弦波幅度平坦度 | <1 dB（至 100 kHz） |
方波过冲 | ≤峰值的 2.5% |
方波最小脉宽 | 1 μs；占空比分辨率 0.01% |
方波抖动（有效值） | 100 ns + 周期的 0.1% |
斜波线性度 | <峰值输出的 0.1%（至 10 kHz） |
任意波形长度 | 2 ～ 64K 点 |
脉冲测量规格
参数 | 规格 |
脉冲宽度 | 50 μs ～ 12 ms（最短可编程 5 μs） |
电流范围（脉冲） | 1 pA ～ 100 mA |
脉冲重复间隔 | 83.3 ms ～ 5 s |
测量开始延迟 | 施加脉冲后 16 μs 内即可开始电压测量 |
整体脉冲测量时间 | 最短 50 μs（含纳伏级电压测量窗口） |
DUT 电阻范围（脉冲） | 最高 100 MΩ |
工频同步 | 支持，消除 50/60 Hz 电力线噪声 |
Delta 模式电阻测量规格（配合 2182A）
参数 | 规格 |
DUT 电阻测量范围 | 10 nΩ ～ 1 GΩ（脉冲模式限 100 MΩ） |
综合电阻测量范围 | 10 nΩ ～ 200 MΩ |
Delta 反向速率 | 最高 24 Hz（配合 2182A） |
噪声底噪 | 低至 1 nΩ 量级（1000:1 噪声衰减） |
微分电导测量速度 | 比其他方案快 10 倍 |
接口与综合技术参数
参数 | 规格 |
通信接口 | GPIB（IEEE-488）、RS-232、内置以太网（LXI 兼容） |
输出连接器 | 可重配置三同轴（Triax）接头，支持 Guard 防护输出 |
触发 I/O | 1 路 TTL 触发输入，4 路 TTL/时延驱动输出 |
共模电压 | 250 V 有效值（直流） |
共模隔离 | >10⁹ Ω，<2 nF |
工作温度 | 0°C ～ 50°C |
工作湿度 | 70% 相对湿度（至 35°C） |
存储温度 | –25°C ～ 65°C |
预热时间 | 1 小时（达到额定准确度） |
冷却方式 | 被动降温（无风扇） |
安全/EMC 认证 | EN 61010-1，EN 61326-1，符合欧盟指令 |
振动标准 | MIL-PRF-28800F Class 3，随机振动 |
仪器配置
标配附件
• 低噪声三同轴至鳄鱼夹输入电缆（237-ALG-2，2 m）
• 触发链路电缆（8501-2，2 m）
• 以太网交叉线（CA-180-3A，用于直连 PC）
• 通信电缆（CA-351，连接 2182A）
• 安全互锁连接器（CS-1195-2）
• 使用手册
推荐配套仪器
型号 | 描述 | 用途 |
2182A | 纳伏表 | Delta 模式、微分电导、脉冲 IV 测量的最佳搭档 |
6221/2182A | 完整 Delta 模式系统包 | 含 6221 主机、2182A 纳伏表及全套连接电缆 |
4200A-SCS | 半导体参数分析仪 | 与 6221 互补，用于 CV 及复杂脉冲 IV 分析 |
7072 | 半导体矩阵卡 | 多器件阵列自动切换测试 |
可选附件
型号 | 描述 |
7007-1 / 7007-2 | IEEE-488 屏蔽电缆（1 m / 2 m） |
7078-TRX-5 | 1.5 m 低噪声三同轴至三同轴电缆 |
KPCI-488LPA | PCI 总线 IEEE-488 接口/控制器 |
KPXI-488 | PXI 总线 IEEE-488 接口板 |
KUSB-488A | IEEE-488 USB 至 GPIB 接口适配器 |
6221-3Y-EW | 原厂质保延长至 3 年 |
C/6221-3Y-ISO | 购买后 3 年内 3 次 ISO-17025 认证校准 |
典型应用场景
• 交流阻抗谱测量（锁相检测、感抗/容抗分析）
• 微分电导测量（量子器件、隧道结 dI/dV 特性）
• 脉冲 IV 测量（消除自热效应，适合大功率器件）
• 纳米尺度器件的交流激励频率扫描表征
• 生物传感器与电化学交流激励测量
• Delta 模式超低噪声电阻测量（纳欧姆级）
• 相变材料及强关联电子体系的电学特性研究
产品型号
6221 与 6220 同属 Keithley 6200 系列，提供单机主机及完整系统套装两种订购方式，并提供原厂延保与 ISO-17025 认证校准服务。下表对比 6220 与 6221 的主要功能差异，帮助用户按需选型。
6220 与 6221 功能对比
功能特性 | 6220（直流版） | 6221（交直流旗舰版） |
直流电流源 | ✓（100 fA ～ 105 mA） | ✓（100 fA ～ 105 mA） |
任意函数发生器 | — | ✓（1 mHz ～ 100 kHz，4 pA ～ 210 mApp） |
脉冲测量模式 | — | ✓（最短 50 μs 整体脉冲） |
内置以太网 | — | ✓（LXI 兼容） |
GPIB / RS-232 | ✓ | ✓ |
Delta 模式 | ✓（最高 24 Hz） | ✓（最高 24 Hz） |
负载阻抗稳定性 | 100 μH | 10 μH（慢速模式 100 μH） |
无风扇被动冷却 | ✓ | ✓ |
输出阻抗 | >10¹⁴ Ω | >10¹⁴ Ω |
最大输出功率 | 11 W | 11 W |
型号与服务选项
型号 | 描述 |
6221 | 交直流精密电流源（主机） |
6221/2182A | Delta 模式完整系统（含 6221、2182A 及全套电缆，不含 GPIB 线缆） |
6221-3Y-EW | 原厂质保延长至 3 年 |
C/6221-3Y-ISO | 购买后 3 年内 3 次 ISO-17025 认证校准 |
选型建议
应用场景 | 推荐型号 |
纯直流 IV 表征、霍尔测量、Delta 模式电阻测量 | 6220 |
需要交流激励（阻抗谱、锁相测量） | 6221 |
脉冲 IV 测量（消除自热效应） | 6221 |
微分电导测量（量子器件、隧道结） | 6221 优先 |
需要以太网远程控制，无 GPIB 控制器 | 6221 |
预算敏感且无需交流/脉冲功能 | 6220 |
关键词：
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