【導讀】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。可能存在高電容測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)現測量錯誤源自系統(tǒng)電容，那么他們必須調節(jié)測試參數、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。
使用傳統(tǒng)SMU測量的OLED的飽和和線性I-V曲線。
但是，在使用4211-SMU在DUT的漏極端子上重復這些I-V測量時，I-V曲線是穩(wěn)定的，如下圖所示，問題解決了。
使用吉時利最新4211-SMUs測得的OLED的飽和和線性I-V曲線。
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。卡盤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。
使用傳統(tǒng)SMUs測得的2D FET的有噪聲的Id-Vg磁滯曲線。
但是，在我們把兩臺4211-SMUs連接到同一器件的柵極和漏極時，得到的磁滯曲線是平滑穩(wěn)定的，如下圖所示，解決了研究人員一直要解決的主要問題。
使用兩個4211-SMUs測得的平滑穩(wěn)定的Id-Vg磁滯曲線。
4201-SMU和4211-SMU既可以在訂購時預先配置到4200A-SCS中，提供全面的參數分析解決方案；也可以在現有單元中現場升級。升級可以在現場簡便完成，無需把儀器送回服務中心，從而節(jié)約幾周的中斷時間。如需更多信息，敬請訪問：https://www.tek.com/keithley-4200a-scs-parameter-analyzer
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作者：泰克科技技術大咖
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