Применение источников-измерителей Keithley
Все источники-измерители (SMU) компании Keithley могут выполнять функции источника напряжения с измерением тока и источника тока с измерением напряжения. Некоторые модели позволяют также измерять сопротивление. Все они являются полностью программируемыми и могут использоваться автономно для подачи тока или напряжения,на тестируемое изделие и для выполнения измерений, в том числе в автоматическом режиме. Кроме того, их легко интегрировать в более крупные измерительные системы.Источники-измерители компании Keithley быстрее, удобнее в эксплуатации и экономичнее, чем измерительные стенды, собранные из отдельных источников питания и измерительных приборов. Кроме того, они позволяют получать более точные и повторяемые результаты. Источники-измерители компании Keithley идеально подходят для применения на производстве и в системах автоматизации, в то же время обладая достаточной точностью и чувствительностью для лабораторных задач.
Модельный ряд источников-измерителей производства Keithley включает серии 2400, 2600B, высоковольтный источник-измеритель модели 237 и систему для измерения характеристик полупроводниковых материалов и устройств модели 4200-SCS.
Как работает источник-измеритель?
Источники-измерители могут использоваться в качестве автономных источников постоянного напряжения или постоянного тока и в качестве автономных вольтметров или амперметров. Однако их подлинное преимущество заключается в способности одновременно быть источником и измерительным прибором – прикладывать напряжение к тестируемому устройству (нагрузке) и измерять проходящий через него ток или подавать ток в нагрузку и измерять падение напряжения на ней.
Устройство источника-измерителя (рис. 1) защищает тестируемое устройство (DUT) от повреждения в результате случайных перегрузок, перегрева и других нежелательных эффектов.
Какая конфигурация источников-измерителей наиболее популярна?
Полностью изолированные источники-измерители компании Keithley обеспечивают максимальную гибкость при настройке измерительных стендов. Источники-измерители могут быть сконфигурированы для выполнения различных функций (рис. 2).
Каковы возможности источников-измерителей в сравнении с прецизионными источниками питания?
Источники питания, входящие в состав источников-измерителей компании Keithley, превосходят по своим параметрам обычные источники питания, что показано на рис. 3. Помимо высокой стабильности по постоянному току, низкого уровня шума и наличия обратных связей, источники-измерители компании Keithley обладают возможностями, которые, как правило, отсутствуют у обычных источников питания.
Например, большинство источников-измерителей могут работать в импульсном режиме, в том числе с программируемыми задержками, и оснащены процессором для программирования тестовой последовательности. На рис. 4 показан пример типового теста для прецизионного источника питания, реализуемого с помощью источника-измерителя.
Определение параметров по току и напряжению при помощи источников-измерителей Keithley
Источники-измерители – это основные приборы для измерения параметров устройств по току и напряжению. Их способность прикладывать напряжение, одновременно измеряя ток, или подавать ток, одновременно измеряя напряжение, может использоваться для получения параметров по постоянному току, в т.ч. в hежиме развертки: прямого напряжения (VF), обратного тока утечки и обратного напряжения пробоя (VB), не требуя никаких переподключений к тестируемому устройству (рис. 5).
Встроенные средства управления позволяют синхронизировать несколько источников-измерителей для проведения параметрических измерений таких характеристик, как пороговое напряжение, коэффициент усиления по току и крутизна характеристики транзистора.
Четырехпроводная схема подключения с охранным экранированием (guarding) позволяет выполнять точные измерения в диапазоне от 1 фА до 50 А.
Семейство вольтамперных характеристик трехполюсника можно получить с помощью всего двух источников-измерителей (рис. 6). Для каждого значения тока базы, подаваемого от источника-измерителя 1, источник-измеритель 2 подает напряжение между коллектором и эмиттером и измеряет ток коллектора.
Источник-измеритель позволяет сохранять данные, полученные в процессе развертки, в буферной памяти. Для уменьшения мощности, рассеиваемой устройством, семейство характеристик также может быть измерено в импульсном режиме.
Встроенные развертки
Источники-измерители компании Keithley упрощают сбор данных, необходимых для измерения характеристик широкого спектра устройств, благодаря встроенным генераторам разверток, работающим в непрерывном и импульсном режиме и формирующим линейно возрастающий ступенчатый сигнал, логарифмически возрастающий ступенчатый сигнал, а также развертки на основе значений тока или напряжения, предварительно заданных пользователем (рис. 7).
Наличие генераторов развертки в сочетании с другими средствами повышения производительности, такими как встроенный контроль предельных значений, цифровые входы и выходы, интерфейс для управления манипулятором, создает идеальные условия для непрерывной и высокоскоростной работы в условиях производства.
Все параметры развертки можно запрограммировать как для проведения однократного измерения, так и для непрерывной работы.
Аппаратные и программные средства для измерения параметров по току и напряжению
На рис. 8 показаны различные аппаратные и программные средства, используемые для измерения параметров тока и напряжения. В первом примере источник-измеритель серии 2400 подключен к компьютеру.
Во втором примере источники-измерители серии 2600B подключены к компьютеру с использованием технологии TSP-Link§®. Технология TSP-Link позволяет органично интегрировать несколько источников-измерителей серии 2600B в единую систему, программирование и управление которой можно осуществлять с помощью одного прибора, в качестве которого может выступать ведущий источник-измеритель серии 2600B или компьютер.
В третьем примере показана система для измерения характеристик полупроводниковых материалов и устройств модели 4200-SCS. Система содержит встроенный компьютер с операционной системой Windows® и накопитель большой емкости и является законченным решением для измерения характеристик полупроводниковых компонентов и структур по постоянному току.
В систему может быть включено до девяти модулей SMU, она оснащена разнообразным программным обеспечением, совместимым с Windows и настолько простым в использовании даже для начинающего пользователя.
Программное обеспечение, построенное по принципу «укажи и выбери», предоставляет полный набор необходимых функций, в том числе для управления тестированием, составления отчетов, автоматического программирования тестовой последовательности и создания пользовательских библиотек.
Комплекс 4200-SCS является универсальным однокорпусным решением, обеспечивающим измерение тока с разрешением доли фемтоампера, графическое отображение результатов измерений и анализ данных в режиме реального времени.
К достоинствам системы относится наличие драйверов для внешних приборов и зондовых станций, программных интерфейсов с популярным программным обеспечением для моделирования электрических цепей и средства испытаний на надежность на уровне подложки.
Функциональное высокоскоростное тестирование на основе измерения тока и напряжения
Источники-измерители Keithey обеспечивают максимальную производительность в условиях производства. Каждый источник-измеритель обеспечивает высокоскоростные измерения, он оснащен компаратором «тест пройден/тест
не пройден», программатором тестовый последовательности и цифровыми входами/выходами для управления манипуляторами (рис. 9).
Может быть выполнено тестирование на соответствие одному или нескольким параметрам широкого спектра компонентов, таких как сетевые устройства, защитные приспособления цепей, активные дискретные элементы и датчики. Встроенный компаратор «тест пройден/тест не пройден» упрощает проведение высокоскоростного тестирования на соответствие, позволяя избежать задержек, обусловленных взаимодействием с компьютером через шину GPIB. Результаты сохраняются в буферной памяти, что также позволяет избежать указанных задержек.
Нужно больше выводов для тестирования?
Новая технология TSP-Link служит высокоскоростным интерфейсом для расширения системы. Она позволяет включить практически неограниченное число источников-измерителей серии 2600B в конфигурации ведущий/ведомый (рис. 10).
Программирование и управление всеми подключенными источниками-измерителями серии 2600B может осуществляться с помощью ведущего прибора.
Технология TSP-Link позволяет легко увеличивать или уменьшать число измерительных каналов в системе в соответствии с требованиями решаемой задачи.
Для синхронизации нескольких источников-измерителей серии 2400 могут использоваться триггерные линии.
Сравнительная таблица параметров источников-измерителей Keithley
Посмотреть все источники-измерители Keithley>>
