吉时利最新源测量单元(SMU)模块应用实例

1、吉时利最新源测量单元(smu)模块应用实例源测量单元(smu)是一种可以提供或，并测量电流和电压的仪器。smu用来对各种器件和材料举行i-v表征，是为测量十分敏捷的弱电流，同时提供或扫描dc电压而设计的。但是，在拥有长电缆或其他高测试衔接的测试系统中，某些smu可能不能在输出上容忍这样的电容，从而产生有噪声的读数和/或振荡。日前为keithley 4200a-scs参数分析仪推出两款最新源测量单元(smu)模块4201-smu中等功率smu和4211-smu高功率smu(选配4200-pa前置)可以举行稳定的弱电流测量，包括在高测试衔接电容的应用中也十分稳定，例如用法十分长的三芯同轴电缆来件的

2、应用。与其他敏捷的smu相比，4201-smu和4211-smu的最大电容指标已经提高，这些smu模块用于可配置的model 4200a-scs参数分析仪，用法clarius+软件举行交互控制。今日给大家介绍4201-smu和4211-smu可以举行稳定的弱电流测量的多种应用实例，包括测试：平板上的o像素器件、长电缆传递特点、通过开关矩阵衔接的fet、卡盘上的纳米fet i-v测量、泄漏测量。实例1：平板显示器上的像素器件测试在测量平板显示器上的oled像素器件的i-v曲线时，通常会通过开关矩阵把smu衔接到探测站上，这时会采纳十分长的三芯同轴电缆(普通在12-16m)。图1是采纳keithl

3、ey s500测试系统的典型的平板显示器测试配置。s500是一种自动参数测试仪，它可以量身定制，通常用来测试平板显示器。对图中所示的状况，s500中的smu通过开关矩阵衔接到探测站，然后探测卡再把测试信号衔接到玻璃平板上的dut。因为用法十分长的电缆举行衔接，所以假如测量技术和仪器用法不当，就会导致弱电流测量不稳定。图1. 用法keithley s500测试系统测试平板显示器的配置图2示，在用法传统smu通过16m三芯同轴电缆衔接到dut上时，oled器件两个i-v曲线中的饱和曲线(橙色曲线)和线性曲线(蓝色曲线)都不稳定。但是，用法4211-smu在dut的漏极端子上重复这些i-v测量时，i

4、-v曲线稳定了，3所示。图2.传统smu测得oled饱和及线性i-v曲线图3. 4211-smu测得oled的饱和及线性i-v曲线实例2：长电缆nmosfet传递特点测试可以用法两个smu生成n型mosfet的id-vg曲线。一个smu扫描栅极电压，另一个smu测量漏极电流。图4是典型测试的电路暗示图，其中用法20m三芯同轴电缆把smu衔接到器件端子上。图4. 用法两个smu测量mosfet的i-v特点图5显示了用法两个传统smu及用法两个4211-smu测量的传递特点。蓝色曲线(用法两个传统smu获得)在曲线中显示了振荡，特殊是在弱电流及转变电流范围时。红色曲线是用法两个4211-smu得到

5、的电流测量，十分稳定。图5. 用法传统smu和4211-smu及20m三芯同轴电缆生成的nmosfet id-vg曲线实例3：通过开关矩阵衔接的fet测试测试通过开关矩阵衔接的器件时，可能会濒临很大挑战，由于要求额外的线缆。三芯同轴电缆用来把smu衔接到开关矩阵上，再从开关矩阵衔接到dut。图6显示了典型的，其中两个smu用法远程传感衔接开关矩阵。用法远程传感(4线测量)而不是本地传感(2线测量)，要求每个smu衔接两条电缆，因为电缆是平行的，所以这会使smu输出的电容提高一倍。图6. 通过707b开关矩阵把smu衔接到dut的简化暗示图在这种状况下，smu用法2m电缆衔接到开关矩阵的行(输入

6、)上；开关矩阵的列(输出)用法5m电缆衔接到配线架上。然后再用法另一条1m电缆从配线架衔接到探头，所以从一个smu到dut的三芯同轴电缆的总长度是：(2 x 2 m) + (2 x 5 m) + (1 m) = 15 m。除了三芯同轴电缆外，开关矩阵本身也增强了电容，在计算测试系统总电容时可能需要包括进去。在测量通过开关矩阵衔接的fet器件的输出特点时，用法两个4211-smu较用法两个传统smu的结果显然充实。在这项测试中，其中一个smu被偏置恒定栅极电压，另一个smu扫描漏极电压，测量得到的漏极电流。用法两个传统smu (蓝色曲线)和两个4211-smu (红色曲线)生成的漏极电流相对于漏

7、极电压关系曲线7所示。>>> 在举行毫微安培测量时，用法传统smu测量漏极电流会浮现振荡(如蓝色曲线所示)。而在用法4211-smu测量通过开关矩阵衔接的fet的漏极电流时，测量结果稳定(如红色曲线所示)。图7. 用法两个传统smu及两个4211-smu测量通过开关矩阵衔接的fet的id-vd曲线对照实例4：拥有公共栅极和卡盘电容的纳米fet通过用法4201-smu和4211-smu，可以在纳米fet和2d fte上举行稳定的弱电流测量。这些fet及其他器件有时会有一个器件端子通过探测站卡盘接触smu。图8是纳米fet测试配置的典型电路图。在这个实例中，一个smu通过卡盘衔接

8、到栅极端子。卡盘的电容最高达几毫微法拉第，可以由探测站创造商验证。在某些状况下，可能必须用法卡盘顶部的传导垫接触栅极。图8. 用法两个smu测试纳米fetsmu可以用法同轴电缆或三芯同轴电缆衔接到卡盘上，详细视探测站创造商而定。同轴电缆卡盘在测试电路中表示为负载电容，由于这个电容浮现在smu的force hi与force lo之间，中所示的实例。而带有三芯同轴电缆的卡盘则表示为电缆电容。图9.传统smu测得的2d fet id-vg磁滞曲线图10. 4211-smu测得的id-vg磁滞曲线在用法两个传统smu衔接2d fet的栅极和漏极时，会产生有噪声的id-vg磁滞曲线，9所示。但是，在用法

9、4211-smu衔接同一器件的栅极和漏极时，得到的磁滞曲线是平滑稳定的，10所示。实例5：电容器泄漏在测量电容器泄漏时，需要对被测电容器应用一个固定电压，然后测量得到的电流。泄漏电流会随着时光呈指数级衰落，因此通常需要以已知时光周期应用电压，然后再测量电流。视被测的器件，测得的电流普通会十分小(通常图11. 用法smu和串联二极管测量电容器泄漏。图12是用法4201-smu测量的100nf电容器的泄漏电流相对于时光关系图。因为提高了最大负载电容指标，4201-smu和4211-smu在测量电容器泄漏时比较稳定，但是否需要串联二极管，则取决于电容器的绝缘和幅度及电流测量范围。这可能需要做一些试验。图12. 用法两个smu测量mosfet的i-v特点keithley 42