测试​系统​的​不二​之​选:​系统​源​测量​单元

内容

基于​NI SourceAdapt​技术​的​NI​系统​源​测量​单元

源​测量​单元​(SMU)​是​一种​精密​的​仪器,​可​同时​对​同一​通道​的​电流​和​电压​进行​同步​源​测量。 该​功能​使得​SMU​成为​从​精准​直流​电源​到​分析​分立​元件​或​集成​电路​等​半导体​组​件​的​特性​等​各种​应用​的​理想​之​选。

 

某些​SMU​针对​特定​的​应用​或者​需求​作了​优​化,​例如​泄露​测试、​大功率​IV​扫描、​为​具有​快速​瞬​态​响应​的​移动​设备​供电。 这些​仪器​完美​地​提供​了​某一​特定​的​功能,​但是​您​可能​需要​多个​这样​的​SMU​来​完全​分析​需要​各种​不同​激励​或​功能​的​设备​的​特性。 或者,​您​也可以​选择​系统​SMU,​它​将​高​功率、​高​精度、​高速​源​测量​功能​集成​到​单​个​仪器​上, 使​您​能够​执行​各种​不同​的​功能​以及​通过​同一​针​脚​进行​各种​不同​的​设备​测试。 这​不仅​简化​了​连接,​而且​减少​了​使用​仪器​的​种类​和​数量,​降低​了​测试​系统​的​占地​空间​和​总体​成本。

 

NI SMU​将​传统​的​台式​SMU​的​高​功率​和​精确​度​以及​NI​技术​集于一身,​具有​更​快速、​更​灵活、​更​小巧​的​特性。 这种​结合​使得​这些​仪器​不仅​能够​实现​传统​SMU​之外​的​功能,​而且​变成​一​款​多功能​的​仪器,​可用​作为:

  • 精密​电源
  • 快速​瞬​变​电源
  • 电压​表、​电流​表​或​欧姆表
  • 隔离​高压/​电流​数字​化仪
  • 高​电压/​电流​序列​发生器
  • 脉冲​发生器
  • 可​编​程​负载

 

将​这些​功能​集成​到​单​个​仪器​使得​成为​测试​各种​不同​设备​的​理想​之​选,​这些​设备​可能​包含​以下​需求:

  • 高​功率​输入​输出,​同时​具有​高速​采样​功能,​例如​电源​管理​集成​电路​(PMIC)
  • 高速​瞬​态​响应,​例如​射频​电源​放大器
  • 精准​测量​及​大功率​脉冲​扫​频,​例如​功率​晶体​管​和​高​亮度​LED
  • 通过​同一​引​脚​进行​精准​IV​和​低​频​电容​测量,​例如​微型​机电​系统​设备​(MEM)

 

基于​NI SMU​的​模​块​化​特性​和​紧凑​的​尺寸,​您​可以​将​几个​SMU​集成​到​混合​信号​自动​化​测试​应用​中,​或者​借助​单​个​4U PXI​机​箱​中的​17​个​SMU​通道​来​搭建​高密度​半导体​测试​系统。

 

NI​系统​SMU​的​技术​细节

NI​系统​SMU​所​具有​的​宽​功率​范围、​高​测量​精度​可以​满足​大部分​直流​测试​需求。 此外,​NI SMU​扩展​了​传统​SMU​的​功能,​实现​了​快速​采样、​快速​更新​以及​基于​NI​技术​的​SMU​响应​自​定义​化。 这​使得​SMU​能够​用于​各种​不同​的​应用,​而​此​前​则​需要​连接​各种​外部​仪器,​如​示波器、​函数​发生​器​或​高度​专业​化​的​电源。

 

规格

特性

更宽​范围​的​脉冲

NI SMU​可以​产生​高​至​500 W​的​脉冲,​这​使​您​可以​快速​测试​大功率​设备​的​IV​特性​而无​需​串联​多个​源​测量​单元。 在​更宽​的​脉冲​范围​下​进行​测试​不仅​可以​使​SMU​在​其​常规​的​IV​范围​之外​运行,​而且​可以​最小​化​待​测​设备​(DUT)​的​散热​量,​减少​对​热​管理​设备​的​需求。

 

SourceAdapt​技术

NI SMU​采用​了​新一代​SourceAdapt​技术,​使​您​可以​自​定义​SMU​的​控制​循环,​从而​实现​对​任意​给​定​负载​的​最优​响应​——​即使是​高​电容​或者​电感​负载。 消除​过​压​不仅​保护​了​待​测​设备,​而且​也​消除​了​振荡​引发​的​系统​稳定​性​问题。 此外,​上升​和​下降​时间​的​最小​化​也​可​帮助​您​最大​程度​缩短​测试​时间。

 

这个​功能​对​高​电容​负载​特别​重要,​因为​它​可以​避免​损坏​待​测​设备​或者​仪器。 传统​的​SMU​使用​固定​的​模拟​控制​循环,​通过​从“常​态”跳​转​到“高​电容”模式​来​防止​源​测量​单元​陷入​不​稳定​状态。 但是,​在​高​电容​模式​运行​时,​SMU​的​上升​时间​被​极大​地​限制​了,​而且​电容​负载​通常​被​限制​在​50 uF。 由于​SourceAdapt​技术​可​让​您​直接​访问​SMU​的​数字​控制​循环,​您​可以​优​化​任意​负载​的​源​测量​单元​响应,​即使是​针对​2,500 uF​的​电​容器,​如下​图​所​示。

如上​图​所​示,​SMU​为​一个​电容​2,500 uF​和​电阻​2Ω​的​待​测​设备​提供​了​源​电压。 电压​上升​到​3.3 V​且​电流​达到​极值​10 A​后​大约​停留​了​1 ms。​如果​不​采用​SourceAdapt​技术,​在​这种​无功​负载​状态​下,​传统​的​SMU​可能​会​变得​不​稳定,​并且​有​可能​会​损坏​待​测​设备​或​仪器。

应用​示例​——​DC-​DC​转换​器​测试

测试​PMIC,​如下​图​所​示​的​德州​仪器​公司​的​降​压​转换​器,​需要​配置​两​个​SMU。 第​一个​SMU​为​待​测​设备​提供​了​特定​电压​的​输入​电源。​第二个​SMU​通过​增量​扫描​电流​充当​负载。

 

通过​测量​DUT​输入​输出​端的​电压​电流,​就​可以​计算​出​DC​-​DC​转换​器​的​功率​效率,​如下​图​所​示。 NI PXIe-4139​提供​了​宽​IV​范围​和​硬件​定​时​的​序列​引擎,​使​其​成为​从​低​功率​到​高​功率​快速​扫描​的​理想​选择。

 

此外,​NI PXIe-4139​的​快速​采样​率​使​您​可以​捕获​线路​和​负载​的​瞬​态​变化,​而​使用​传统​仪器​则​需要​连接​一个​外部​示波器。 这​一瞬​态​行为​对于​分析​DC​分量​以及​传统​SMU​无法​测量​的​参数​的​特性​至​关​重要。

 

 

应用​示例​——​LED​特性​分析

上​图​所​示​的​LED​来自于​CREE​公司,​具有​一个​典型​的​37 V​正向​电压,​最高​电流​达​2.5 A。​即使​这些​数值​超过​了​NI PXIe-4139​的​20 W​直流​上限,​您​仍然​可以​通过​扩展​的​脉冲​范围​来​分析​该​设备​的​特性。 脉冲​使​您​不仅​只需​使用​一个​SMU​就​可​分析​LED​的​特性,​还​可​最小​化​通过​测试​设备​消散​的​热量,​避免​需要​创建​自​定义​散热​器。

 

上​图​通过​使用​一​组​50 us​脉冲​并​使​电流​逐渐​增大​到​最大值​来​显示​大功率​LED​的​IV​特性。 使用​50 us​的​窄​脉冲​宽度​不仅​可以​最小​化​LED​的​自​热​影响,​而且​还​可以​减少​总体​测试​时间。 如果​没有​NI SourceAdapt​技术,​精准​地​创建​窄​脉冲​是​不可能​的,​该​技术​优​化​了​SMU​对​特定​待​测​设备​的​响应,​并​可​提供​最快​的​上升​时间,​且​无过​压​或​振荡​现象。

 

SMU​助力​您​的​下​一个​测试​系统

NI​系统​SMU​在​体积​小巧​的​PXI​组成​结构​中​提供​高达​500 W​的​脉冲​电源,​同时​也​提供​了​高达​100 fA​的​电流​敏感度。 这些​仪器​不仅​提供​了​卓越​的​直流​性能,​而且​也​通过​增加​内​置​数字​化​仪​和​可​自​定义​的​SMU​响应​克服​了​传统​仪器​的​种种​局限性。 此外,​NI​系统​SMU​还​提供​了​前所未有​的​通道​密度,​将​多​达​17​个​系统​SMU​通道​封​装​在​一个​19​英寸​4U​的​机​架​空间​中。 功率、​精度、​速度​和​高​通道​密度​的​结合​造就​了​NI​系统​SMU,​您​下​一个​测试​系统​不可或缺​的​选择!