什么是源表SMU?

文摘   2024-10-29 07:24   日本  

有一些人可能不熟悉源表的概念,那就花点时间来解释一下到底什么是源表SMU。

SMU(Source Measure Unit) 源表是一种高级测试和测量工具,集成了电压源和电流源功能,能够在一个单一设备中提供精确的电压和电流控制。与传统的电源不同,源表SMU不仅能够提供电力输出,还能够测量并精确控制电流和电压,这使得它在各种电子测试和测量应用中不可或缺。

源表SMU

源表SMU可以理解成四种仪器集成在一起:四象限电压源,四象限电流源,电压表,电流表。

四象限的意思是能够输出正负电压和电流

源表SMU广泛用于半导体器件、材料、医疗、发光器件与光通信等行业,测量器件的伏安(I-V)特性曲线、绝缘材料的电阻值(电阻率)、电容的绝缘电阻(漏电流)、光电器件的暗电流或者L-I-V等。

源表SMU两种最常见的操作模式

源表SMU的主要优势

将所有这些功能都集成在一个仪器中可以提供比使用单独仪器组合获得的更好的速度和测量分辨率。这是源表SMU相对于其他类型台式机的主要优势。一个源表SMU通常可以取代几种不同的仪器,同时也提供了更紧凑的占地面积和更好的测量性能。如下所示。

在本例中,请注意,如果被测设备(DUT)需要对多个点输入和测量电压和电流,那么如果您使用传统的电源、电流供应器、仪表等,则所需的仪表和布线可能会变得相当复杂。如左图所示。然而,一个源表SMU(右)通常可以取代几种不同的仪器,同时也提供了更紧凑的占地面积和更好的测量性能。
绘制电流-电压图
这张图表描绘了MOSFET晶体管器件x轴上的栅极电压(Vg)和y轴上的漏极电流(Id)。只有Keysight 源表SMU能提供这些类型的图形。此外,即使客户只需要绘制电流或电压与时间的关系图,任何Keysight B2900B/BL系列源表SMU都可以满足这一需求 - 只有源表SMU可以绘制电流-电压图。
无需编程, 即可查看I-V曲线
•直观易用的图形用户界面:前面板I-V测量
•数据存储:可以将设置和测量数据信息快速存储到USB存储器中

正在开发的新材料具有未知的特性,您需要修改测量条件,如启动电压、停止电压等,如果必须依赖PC会很麻烦。Keysight源表SMU有多种独有的查看模式,设置和监控测量更容易。


源表SMU典型源表应用场景

源表的名称已经清晰的告诉我们,它包含了高精度电源输出和测量,但它仅仅是电源和万用表的简单拼凑吗?

为了简要说明这个问题,我列出了源表的以下几个典型的应用场景:

  • 在测量绝缘材料的电阻值(GΩ/TΩ)或二极管的反向漏电流时,通常给被测件DUT施加电压激励,并测量对应的电流;

  • 在测量常规小电阻,或者驱动LED发光二极管时,通常给DUT施加电流激励,测量对应的电压值;

  • 测量电容器、锂电池等具备储能特性器件时,会对其进行充放电的同时,连续记录电压和电流。

扫描二维码,推荐阅读应用指南: 如何使用源表SMU进行电阻测量?

源表(SMU)综述

基本参数测试及测试设备

参数测试的主要测量资源是源表SMU。源表SMU能同时提供和测量电压或电流。

下图显示简化的源表SMU等效电路:

图 1 — 简化的源表SMU 电路图

由于源表SMU 必须测量非常低的电流 (1fA 或更低),它们总是使用三轴输出。

源表类型

有多种不同类型的源表SMU。

  • 最常见的源表是中功率源表SMU (MPSMU); 顾名思义这种 SMU 能提供中等大小的电压和电流 (±100 V和 ±100 mA)和低至10 fA 的电流测量分辨率。

  • 高分辨率源表SMU (HRSMU) 适用于精密测量,它有与 MPSMU 相同的电压和电流能力,但电流测量分辨率可达到 1fA,甚至更低,电压测量分辨率则能达到 0.5 µV。

  • 高功率源表SMU (HPSMU) 适用于要求超过MPSMU 或 HRSMU 可供电流或电压的应用; 这种 SMU 能提供达 ±1A 的电流和±200 V 的电压,并有与 MPSMU 相似的测量分辨率。

扫描二维码,推荐阅读应用指南: 如何使用源表SMU进行 LED IV测量?


如何利用源表输出复杂特定波形?

源表能产生任意波形和图形

通常源表SMU采用的都是直流电源,如绝缘材料高阻、电容器的绝缘电阻的测量,施加的实际恒定的直流电压下,进行电流的测量,而微弱信号,小电阻测量时,通常施加恒定的直流电流,进行电压测量。

然而,很多被测件DUT的测量需要施加特定的激励波形、如二极管的IV特性测量,需要在指定的电压或电流范围内,逐点改变电压 V 或电流 I 的值,并测量出对应的I或V,画出曲线;在测量VSCEL、MOSFET等激励电流较大器件时,为避免器件特性变化甚至熔断,也通常会采用脉冲替代直流激励等;锂电池的交流内阻 ACR测量,需要给电池注入特定频率和幅度的电流正弦波。

源表(SMU)三种产生激励波形的方法

1)脉冲,线性扫描

此功能可以通过仪器前面板(B2900,PZ2100A系列)直接设置,也可以通过软件编辑输出

2)简单的内置波形

一些简单的波形,可以通过软件内置的波形模板,设置几个关键参数即可得到

3)List模式

通过list模式支持逐点编辑信号波形,也支持通过其他仪器获取的波形文件(csv)复制导入
设置路径:Sweep->List->Copied data

波形设置

输出测量

QuickIV的图形化显示界面可以直观清晰的对测量结果以波形形式显示,而且通过设置坐标轴的参考值,我们可以看到不同的信号,不同的通道之间的关联性。

如何使用源表SMU画只小兔子?

源表SMU多个通道去进行波形编辑,会产生什么意想不到的波形呢?让我们画只小兔子吧

步骤一:以两个通道的数值来作为坐标点,利用List模式分别对两个通道进行描点,并修改图形化界面坐标轴参数为CH1=X,CH2=Y

步骤二:通过修改图形设置参数以及调整坐标轴刻度,我们还可以改变兔子的颜色以及“身材管理”

小兔子画好啦,不知道各位工程师宝宝们还喜欢吗?

考考您,利用源表输出复杂特定波形有几种方式呢?

  • 脉冲,线性扫描波形

  • 简单内置波形(sine,log seep等)

  • List模式

你回答對了嗎?(哈哈,这也是我们能够画小兔子的原因!)

扫描二维码,推荐阅读应用指南: 从μΩ到PΩ的广泛电阻测量解决方案

"本文介绍了是德科技的电阻测量解决方案,并讨论了电阻测量中的主要误差因素以及如何消除这些误差因素。“

扫描二维码,推荐阅读应用指南: 如何选择合适的源表SMU

"本白皮书将帮助您选择合适的源表SMU 来完成给定任务,同时考虑源表SMU 的外形尺寸和测量功能。"

是德科技 www.keysight.com.cn

Keysight RF射频测试资料分享
Keysight分享射频测试基础知识。需要更多信息,請訪問:https://www.zhihu.com/org/shi-de-ke-ji-73
 最新文章