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【技術大咖測試筆記系列】之九: 新型SMU克服低電流容性設置的棘手測試挑戰(zhàn)

2021-11-24
作者:泰克科技技術大咖
來源:Tektronix
關鍵詞: Tektronix 測試筆記 SMU

在測試設置中使用長電纜或容性卡盤時,測試儀器輸出的電容會提高,導致測量不準確或不穩(wěn)定,尤其是非常靈敏的弱電測量,因為它同時還要提供或掃描DC電壓。為解決這些挑戰(zhàn),泰克科技旗下公司吉時利為Keithley 4200A-SCS推出了兩種新的源測量單元(SMU)模塊,即使在高測試連接電容的應用中,仍能進行穩(wěn)定的弱電測量。

由于設計人員不斷降低電流電平以節(jié)約能源,這個測量挑戰(zhàn)正不斷增長,大型LCD面板測試正是這種情況,這些面板最終將用于智能手機或平板電腦中??赡艽嬖诟唠娙轀y試連接問題的其他應用包括:卡盤上的納米FET I-V測量,采用長電纜的MOSFET的傳遞特點,通過開關矩陣的FET測試,電容器泄漏測量。

支持的電容提高了1000倍

與其他靈敏的SMU相比,新推出的Keithley 4201-SMU中等功率SMU和4211-SMU高功率SMU (選配4200-PA前置放大器)大幅度提高了最大負載電容指標。在支持的最低電流范圍上,4201-SMU和4211-SMU可以供電和測量的系統(tǒng)電容要比當今系統(tǒng)高1,000倍。例如,如果電流電平在1 ~ 100 pA之間,那么吉時利模塊可以處理最高1 μF (微法拉)的負載。相比之下,最大負載電容競品在這種電流電平下,在測量準確度劣化前只能容忍1,000 pF。

這兩種新模塊為面臨這些問題的客戶提供了重要解決方案,節(jié)省了原來的調(diào)試時間,節(jié)約了重新配置測試設置以消除額外電容的費用。在測試工程師或科研人員注意到測量錯誤時,他們首先必須找到錯誤來源。這本身就要花費數(shù)小時的工作,他們通常必須考察許多可能的來源,然后才能縮小范圍。一旦發(fā)現(xiàn)測量錯誤源自系統(tǒng)電容,那么他們必須調(diào)節(jié)測試參數(shù)、電纜長度,甚至重新安排測試設置。這離理想狀態(tài)相去甚遠。

那么最新SMU模塊在實踐中是怎樣工作的呢?我們看一下平板顯示器和納米FET研究中的幾個關鍵應用。

實例1:平板顯示器上的OLED像素驅動器電路

OLED像素驅動器電路印刷在平板顯示器上OLED器件旁邊。為測量其DC特點,通常會通過開關矩陣把它連接到SMU上,然后再使用12-16米長的三同軸電纜連接到LCD探測站上。由于連接需要非常長的電纜,所以弱電測量不穩(wěn)定很常見。在使用傳統(tǒng)SMU連接DUT(如下圖所示)進行測量時,這種不穩(wěn)定性在OLED驅動器電路的兩條I-V曲線,也就是飽和曲線(橙色曲線)和線性曲線(藍色曲線)中立顯。

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實例2:擁有公共柵極和卡盤電容的納米FET

納米FETs和2D FETs測試需要使用一個器件端子,通過探測站卡盤接觸SMU??ūP的電容可能高達幾毫微法拉,在某些情況下,可能必需在卡盤頂部使用傳導連接盤來接觸柵極。同軸電纜增加了額外的電容。為評估最新SMU模塊,我們把兩個傳統(tǒng)SMU連接到2D FET的柵極和漏極,得到有噪聲的Id-Vg磁滯曲線,如下圖所示。

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4201-SMU和4211-SMU既可以在訂購時預先配置到4200A-SCS中,提供全面的參數(shù)分析解決方案;也可以在現(xiàn)有單元中現(xiàn)場升級。升級可以在現(xiàn)場簡便完成,無需把儀器送回服務中心,從而節(jié)約幾周的中斷時間。


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