【4200 SMU應用文章】之實例篇:支持千倍以上負載電容的靈敏測試

使用長電纜或電容夾頭的測試設置會增加測試儀器輸出的電容，導致測量結果不準確或不穩定。當輸出或掃描直流電壓並測量異常靈敏的低電流時，能觀察到這種效應。為了應對這些挑戰，泰克為吉時利4200A-SCS參數分析儀引入了兩個新的源測量單元（SMU）模塊，即使在測試連接電容較高的應用中，該模塊也可以進行穩定的低電流測量。

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節能的要求越來越高，這就需要越來越低的電流，這是一個日益嚴峻的測量挑戰，如測試智慧型手機或平板電腦的大型LCD面板。高電容測試連接可能會出現問題的應用，還包括：探卡上的納米FET I-V測量，使用長電纜的MOSFET的傳輸特性，開關矩陣的FET測試以及電容洩漏測量。

支持1000倍以上的電容

與其他靈敏SMU相比，新的吉時利4201中功率SMU和4211高功率SMU（帶有可選的4200-PA前置放大器）提升了最大負載電容。在最低支持電流範圍內，4201-SMU和4211-SMU可以提供和測量的系統電容是目前SMU容量的1000倍。例如，如果電流在1至100 pA之間，則新的吉時利模塊可以處理高達1 µF（微法拉）的負載。相比之下，在不降低測量精度的情況下，同類產品的最大負載電容在該電流水平上的承受能力僅為1,000 pF。

對於面臨這些問題的客戶，新模塊是很寶貴的補充，不僅節省排除故障的時間，還可以節省開支。當測試工程師或研究人員發現測量錯誤時，他們首先需要追蹤其來源。這本身可能需要花費大量時間，並且他們還需要先探索許多可能的原因，然後才能縮小範圍。一旦發現原因是系統電容，就必須調整測試參數，電纜長度，甚至重新安排測試設置。這不是理想選擇。

實際中，新的SMU模塊是如何工作的呢？讓我們來看一下平板顯示器測試過程中和納米FET研究中的幾個關鍵應用。

示例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的OLED器件旁邊。通常，它們的直流特性是通過將SMU開關矩陣連接起來，然後使用12-16m長的三軸電纜連接到LCD探針臺上來測量的。由於需要連接很長的電纜。因此，測試中經常出現不穩定的低電流。這種不穩定性在OLED驅動電路的飽和曲線(橙色曲線)和線性曲線(藍色曲線)中很明顯，當使用傳統SMU連接DUT進行測量時，結果如下圖所示。

使用傳統SMU測量的OLED的飽和度和線性I-V曲線。

但是，當在DUT的漏極端子上使用4211-SMU重複進行這些I-V測量時，I-V曲線將保持穩定，如下所示。問題解決了。

使用新型4211-SMU測量的OLED的飽和度和線性I-V曲線。

示例2：具有公共柵極和探卡電容的納米FET

納米FET和2D FET測試時器件的一個端子通過探針臺的卡盤與SMU連接。卡盤的電容可能高達幾個納米級，在某些情況下，有必要使用卡盤頂部的導電墊與柵極接觸。同時，同軸電纜也會增加額外的電容。

為了評估新的SMU模塊，將兩個傳統的SMU連接到2D FET的柵極和漏極，從而產生下面的嘈雜的Id-Vg磁滯曲線。

使用傳統SMU測量的2D FET的噪聲Id-Vg磁滯曲線。

但是，當兩個4211-SMU連接到同一設備的柵極和漏極時，產生的磁滯曲線平滑且穩定，如下所示，這解決了研究人員可能需要克服的主要障礙。

用兩個4211-SMU測量的平滑且穩定的Id-Vg磁滯曲線。

訂購4201-SMU和4211-SMU並預先配置4200A-SCS，以配置全參數分析解決方案或對現有設備進行現場升級。無需將設備發送到服務中心即可輕鬆地在現場完成升級，從而可以節省數周的停機時間。