超快速IV測(cè)試技術(shù)-半導(dǎo)體器件特性測(cè)試的變革

　　PMU有三種基本的工作模式，分別是脈沖IV、瞬態(tài)IV和脈沖信號(hào)輸出。脈沖IV指的是用PMU模仿SMU的工作模式，即DC like的測(cè)試，PMU可以和SMU一樣進(jìn)行電壓掃描，多個(gè)PMU也可以進(jìn)行組合掃描，當(dāng)然和SMU不同的是PMU輸出的激勵(lì)信號(hào)不是直流的電壓偏置，而是一系列的脈沖信號(hào);之前提到的脈沖掃描是脈沖的幅值和基準(zhǔn)電壓的掃描。另外一種有趣的模式是瞬態(tài)IV，我們更愿意稱之為波形抓取功能，有人會(huì)以為是一個(gè)示波器，它是像示波器一樣工作，不同的是PMU有一個(gè)內(nèi)部的脈沖發(fā)生器給器件提供激勵(lì)。另外PMU不僅能夠測(cè)量電壓波形，也能夠直接測(cè)量電流波形，因?yàn)镻MU內(nèi)置的是一個(gè)電流示波器加一個(gè)電壓示波器。最后，PMU不需要測(cè)量的時(shí)候可以輸出更加復(fù)雜的波形，例如三角波、鋸齒波、正玄波、白噪聲波等，PMU也可以當(dāng)成一個(gè)任意波形發(fā)生器來使用。

　　看一個(gè)波形抓取時(shí)機(jī)的例子，用一個(gè)PMU測(cè)試一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，PMU的通道1連接到場(chǎng)效應(yīng)管的gate，通道2連接到場(chǎng)效應(yīng)管的dran，通道1和通道2同時(shí)向場(chǎng)效應(yīng)管打出一個(gè)脈沖信號(hào)，當(dāng)VG和VD的脈沖到達(dá)場(chǎng)效應(yīng)管后，就會(huì)激勵(lì)出ID和IG的脈沖。我們用兩個(gè)通道的電壓和電流示波器來抓取這四個(gè)脈沖信號(hào)，IG的脈沖波形有一個(gè)明顯的凸起，可以猜測(cè)一下這是由于什么原因造成的。我們知道在一個(gè)電容器的兩端發(fā)生電壓變化時(shí)就會(huì)產(chǎn)生充電或放電的電流，電流等于電容乘以Dl/Dt。注意圖中的波形，上升沿和下降沿的時(shí)間分別是100納秒，而D-outside可以看出一個(gè)電容，就形成了看到的IG脈沖波形，對(duì)于dran端，DX電容比D-outside小很多，但還是能夠看到一個(gè)小小的凸起。

　　波形抓取可以說是脈沖IV的基礎(chǔ)，所謂脈沖IV就是根據(jù)需求打一系列波形到待測(cè)器件上，然后測(cè)試激勵(lì)出來的電流波形，測(cè)試的核心思想是在一個(gè)預(yù)先設(shè)定的測(cè)量窗口內(nèi)，將測(cè)到的所有電流點(diǎn)取平均。舉一個(gè)例子，如果脈沖寬度是100納秒，測(cè)量窗口預(yù)設(shè)為75%到90%，則測(cè)量就會(huì)在75納秒到90納秒內(nèi)完成。之前提到測(cè)量的間隔是5納秒，那么在75納秒到90納秒之間有5個(gè)點(diǎn)，這5個(gè)點(diǎn)的電流取平均就是我們要測(cè)試的目標(biāo)電流，而客戶需要定義的是這一系列脈沖信號(hào)的參數(shù)，比如脈沖寬度、上升沿下降沿的時(shí)間、脈沖的幅值和基準(zhǔn)電壓等。

　　最后看一下作為脈沖發(fā)生器PMU可以做什么。首先PMU可以輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)，其次PMU可以用一種second mode方式產(chǎn)生多階脈沖信號(hào)，最后PMU可以產(chǎn)生任意波形，可以在前兩種信號(hào)形式下進(jìn)行任意量測(cè)。

　　問答選編

　　問：此測(cè)試技術(shù)的誤差一般會(huì)有多大?

　　答：誤差和測(cè)量的速度有關(guān)，假設(shè)你希望測(cè)量在100ns內(nèi)完成，精度為50uA，如果測(cè)量在1ms內(nèi)完成，則精度可以到pA量級(jí)。

　　問：能介紹一下這里所說的變革與之前的主要差異在哪里嗎?

　　答：以前的測(cè)試是用直流的SMU中的儀表進(jìn)行量程的，而PMU則是用內(nèi)置的示波器和脈沖發(fā)生器完成的。

　　問：超快速IV測(cè)試的超快速反映在哪些指標(biāo)上?

　　答：最快的脈沖是20ns，采樣率是200MS/S也就是5ns一個(gè)測(cè)試點(diǎn)。

　　問：超快速IV測(cè)試的輸出結(jié)果有幾種形式? 能和PC相連嗎?

　　答：PMU是吉時(shí)利4200-SCS的一塊插卡，你必須有一臺(tái)4200-SCS才能進(jìn)行超快速IV量測(cè)。

　　問：納米管的IV特性如何進(jìn)行測(cè)量?需要什么樣的儀器?

　　答：您需要一臺(tái)4200半導(dǎo)體測(cè)試儀，用4200內(nèi)部的SMU進(jìn)行直流IV的測(cè)試，用4200內(nèi)部的CVU進(jìn)行CV的量測(cè)，內(nèi)部的PMU進(jìn)行超快速IV量測(cè)。

　　問：采用超快速IV測(cè)試會(huì)有什么優(yōu)勢(shì)?

　　答：采用超快速IV測(cè)試會(huì)解決在超快速測(cè)量下保持相當(dāng)好的精度，在很多瞬態(tài)測(cè)試中有著尖端需求。

　　問：DDR3的測(cè)試還需要配置哪些附屬設(shè)備?

　　答：DDR3的測(cè)試通常不需要使用PMU這樣的儀器，您只需要一個(gè)脈沖發(fā)生器對(duì)DDR3進(jìn)行擦寫，然后用SMU進(jìn)行量測(cè)。

　　問：有車載產(chǎn)品的信號(hào)調(diào)理的實(shí)例嗎?

　　答：為進(jìn)一步了解您的測(cè)試需求，我們需要了解您提到的車載產(chǎn)品的應(yīng)用需求。PMU是針對(duì)半導(dǎo)體特性分析領(lǐng)域的產(chǎn)品，您可以進(jìn)一步關(guān)注keithley精密電子市場(chǎng)相關(guān)的測(cè)試儀表。

　　問：超快速IV測(cè)試需要考慮器件的熱效應(yīng)或熱阻的影響嗎?

　　答：我們可以提供100ns內(nèi)的IV量測(cè)，如果您的器件的自熱在100ns后才會(huì)發(fā)生，那么就能得到一組沒有自熱效應(yīng)的曲線。

　　問：常規(guī)的IV特性測(cè)試和頻響測(cè)試有何異同點(diǎn)?

　　答：常規(guī)的IV特性是直流下的特性，也就是說SMU施加的應(yīng)力會(huì)一直加載在器件上，而SMU完成量測(cè)通常要幾個(gè)毫秒，這種應(yīng)力的施加會(huì)使得器件發(fā)生一些反應(yīng)，而超快速IV量測(cè)則可以在ns級(jí)別完成測(cè)試。

　　問：Model4225-PMU模塊的探頭有幾種類性? 有探針的嗎?

　　答：我們針對(duì)Cascade和Suss的探針臺(tái)有兩款專門的探針組，分別是4210-MMPC-C和4210-MMPC-S。對(duì)于別的探針臺(tái)我們提供一組特別的Y-Cable，實(shí)現(xiàn)近段接地。

　　問：Model4225-PMU電壓和電流地測(cè)量精度有多高? 重復(fù)性如何?

　　答：根據(jù)不同的測(cè)量速度有不同的精度，100ns脈沖下完成的測(cè)試，精度為50uA，而1ms下的脈沖精度則可以提高到800pA

　　問：吉時(shí)利儀器超快速IV測(cè)試技術(shù)是否具有獨(dú)特創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)?

　　答：PMU是第一個(gè)能實(shí)現(xiàn)在ns級(jí)別下進(jìn)行準(zhǔn)確IV量測(cè)的儀器，PMU將電流示波器、電壓示波器以及一個(gè)脈沖發(fā)生器整合在一個(gè)儀表內(nèi)，這樣的設(shè)計(jì)在過去是沒有的。

　　問：目前照明用LED的結(jié)溫測(cè)試多用恒流脈沖測(cè)試其正向壓降得出，請(qǐng)介紹一下超快速IV測(cè)試技術(shù)在這方面的應(yīng)用。

　　答：LED的結(jié)溫測(cè)試是keithley的典型應(yīng)用之一，PMU產(chǎn)生的是電壓脈沖，你可以關(guān)注keithley 2600系列源表，還有2651A的產(chǎn)品在LED節(jié)溫測(cè)試的應(yīng)用。

　　問：超快速IV特性具體內(nèi)涵是什么? 對(duì)器件特性的了解有何好處?

　　答：如果您想測(cè)試的器件有瞬態(tài)效應(yīng)，例如自發(fā)熱效應(yīng)、電荷捕獲效應(yīng)等，就會(huì)需要超快速IV量測(cè)了。

　　問：如何避免地線所形成的回路電流對(duì)測(cè)量的影響?

　　答：要解決接地點(diǎn)問題，多點(diǎn)共地，消除接地點(diǎn)的電位差，可以避免地線形成回路電流。

　　問：Model4225-PMU Ultra-Fast IV模塊和哪那些測(cè)試設(shè)備一起使用?

　　答：任何半導(dǎo)體器件，都可能需要直流IV、超快速IV以及CV，4200-SCS半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀就可以完成這三種測(cè)試。

　　問：DDR3測(cè)試主要包括哪些內(nèi)容?Model4225-PMU Ultra-Fast IV模塊能完成嗎?

　　答：DDR3并不是PMU的目標(biāo)應(yīng)用，通常DDR值需要脈沖發(fā)生器和SMU就可以測(cè)試了。

　　問：4200-SCS自身電源對(duì)信號(hào)采集有干擾嗎?

　　答：4200的電源是來自于建筑物的電網(wǎng)，如果電網(wǎng)的接地有問題，就有可能會(huì)對(duì)測(cè)試產(chǎn)生影響。

　　問：超快速IV特性能捕捉瞬態(tài)波形并存儲(chǔ)么?

　　答：可以，這是PMU的一種工作模式，也就是波形抓取。