泰克Keithley SMU 2400 圖形系列 SourceMeter儀器有什么測試用途?
2025/2/26  18:09:10

  泰克Keithley SMU 2400 圖形系列 SourceMeter儀器具有溯源、測量、繪圖和分析功能觸手可及 Keithley 的創(chuàng)新圖形源測量單元儀器可直觀使用及最大限度降低儀器學(xué)習(xí)曲線。 這些觸摸屏儀器可應(yīng)對低至高功率應(yīng)用,例如檢定新高級材料、現(xiàn)代半導(dǎo)體、電化學(xué)電池、電池、電源管理與電路保護裝置、太陽能電池、高亮度 LED 等。 源和測量功能的范圍為 10A 脈沖至 10fA,以及從 200V 至 10nV。 對于超出該范圍的選擇,或?qū)τ陔p通道 SMU 儀器,請考慮 2600B 或 2650 系列 SMU 儀器。

  泰克Keithley 2400系列SourceMeter®(源測量單元,SMU)儀器是集高精度電源、電流源、電壓源、電子負載和測量功能于一體的多功能設(shè)備,廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、材料科學(xué)、新能源等領(lǐng)域的精密測試。其核心優(yōu)勢在于四象限輸出能力(可同時輸出/吸收電流和電壓)和高精度測量(低至pA級電流和μV級電壓分辨率),以下是其主要測試用途及典型應(yīng)用場景:

  一、核心測試功能

  四象限工作模式

  象限Ⅰ(+V, +I):作為電源輸出正向電壓和電流(如為器件供電)。

  象限Ⅱ(+V, -I):吸收電流(如測試電池充電/放電特性)。

  象限Ⅲ(-V, -I):輸出負電壓并吸收電流(如反向偏置測試)。

  象限Ⅳ(-V, +I):負電壓下輸出電流(如測試雙向器件)。

  關(guān)鍵參數(shù)測量

  電壓范圍:±200V(型號2400)至±1000V(擴展型號)。

  電流范圍:±1A(2400)至±10A(大電流型號)。

  分辨率:電壓可達0.1μV,電流低至10fA(部分型號)。

  二、典型測試用途

  1. 半導(dǎo)體器件特性分析

  二極管/晶體管IV曲線:

  自動掃描正向/反向偏置電壓,繪制IV曲線,提取閾值電壓、漏電流、擊穿電壓等參數(shù)。

  案例:測試SiC MOSFET的導(dǎo)通電阻(Rds(on))和反向恢復(fù)特性。

  光電二極管/太陽能電池效率:

  模擬光照條件(輸出電流源),測量光電流-電壓特性(Isc, Voc, FF, 轉(zhuǎn)換效率)。

  存儲器單元讀寫特性:

  施加編程/擦除脈沖電壓,測試阻變存儲器(RRAM)的電阻切換特性。

  2. 材料電阻率與霍爾效應(yīng)測試

  四探針法電阻率測量:

  通過恒流源輸出電流,測量材料電壓降,計算薄層電阻(Rsq)和體電阻率。

  霍爾效應(yīng)分析:

  在磁場中施加電流,測量霍爾電壓,計算載流子濃度和遷移率。

  3. 納米器件與低功耗器件測試

  納米線/二維材料電學(xué)特性:

  測量超低電流(pA~nA級),分析量子點、石墨烯器件的輸運特性。

  IoT傳感器功耗分析:

  模擬電池供電,記錄休眠/工作模式下的微安級電流瞬態(tài),優(yōu)化功耗設(shè)計。

  4. 電池與能源器件測試

  充放電循環(huán)測試:

  作為可編程電子負載,模擬恒流充電(CC)、恒壓充電(CV)及放電過程,記錄容量衰減。

  燃料電池極化曲線:

  掃描電流密度,測量電壓輸出,評估催化劑性能。

  5. 自動化生產(chǎn)測試(ATE)

  晶圓級參數(shù)測試:

  集成探針臺,批量測試芯片的DC參數(shù)(如閾值電壓、漏電流)。

  功率模塊靜態(tài)參數(shù)測試:

  快速測量IGBT的Vce(sat)、柵極電荷(Qg)等,滿足產(chǎn)線高吞吐需求。

  6. 可靠性測試與失效分析

  TDDB(時間依賴性介電擊穿):

  施加恒定電壓,監(jiān)測漏電流隨時間變化,評估氧化層壽命。

  HCI(熱載流子注入)效應(yīng):

  在高電場下測試晶體管參數(shù)漂移,預(yù)測器件可靠性。

  三、獨特優(yōu)勢與功能擴展

  高精度與低噪聲

  采用Guard技術(shù)減少漏電流,支持遠程Sense補償線損,確保微弱信號測量準確性。

  脈沖模式測試

  支持μs級脈沖輸出,避免自熱效應(yīng)影響器件特性(如LED瞬態(tài)效率測試)。

  集成自動化與多通道控制

  通過GPIB、LAN、USB接口與LabVIEW、Python等軟件交互,支持多臺SMU級聯(lián)構(gòu)建多通道測試系統(tǒng)。

  案例:8通道SMU系統(tǒng)并行測試OLED像素單元均勻性。

  安全與保護功能

  過壓/過流/過溫保護,防止被測器件(DUT)損壞,特別適用于高價值樣品測試。

  四、典型型號對比與選型建議

  選型指南:

  常規(guī)半導(dǎo)體測試:2400系列性價比高,覆蓋多數(shù)中壓/中流需求。

  高壓/高阻測試:選擇2410或2461(最高1100V)。

  科研與精密測量:2450系列配備觸摸屏,支持交互式IV曲線繪制。

  五、行業(yè)應(yīng)用案例

  半導(dǎo)體Fab實驗室:

  使用2450測試FinFET器件的亞閾值斜率(Subthreshold Swing),優(yōu)化柵極介電層設(shè)計。

  新能源研究院:

  多臺2400級聯(lián)測試鈣鈦礦太陽能電池模塊的串聯(lián)電阻匹配。

  汽車電子產(chǎn)線:

  集成SMU到ATE系統(tǒng),快速測試車規(guī)級MCU的I/O端口漏電流。

  Keithley 2400系列SMU憑借其多功能、高精度和靈活的自動化能力,成為從研發(fā)到量產(chǎn)的關(guān)鍵測試工具。用戶需根據(jù)被測器件的電壓/電流范圍、精度要求及測試場景(靜態(tài)/瞬態(tài))選擇合適型號,并搭配探針臺、溫控系統(tǒng)等外圍設(shè)備構(gòu)建完整解決方案。

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