源表SMU有哪些類型？

參數(shù)測(cè)試的主要測(cè)量資源是源/測(cè)量單元或 SMU。它有時(shí)也被稱為源表。SMU 能同時(shí)提供和測(cè)量電壓或電流。下圖顯示簡(jiǎn)化的 SMU源表等效電路:

圖 — 簡(jiǎn)化的 SMU源表電路圖

由于SMU源表必須測(cè)量非常低的電流 (1fA 或更低)，有多種不同類型的SMU源表。

最常見的SMU源表是中功率 SMU (MPSMU); 顧名思義這種 SMU 能提供中等大小的電壓和電流 (±100 V和 ±100 mA)和低至10 fA 的電流測(cè)量分辨率。

高分辨率SMU源表 (HRSMU) 適用于精密測(cè)量，它有與 MPSMU 相同的電壓和電流能力，但電流測(cè)量分辨率可達(dá)到 1fA，甚至更低，電壓測(cè)量分辨率則能達(dá)到 0.5 μV。

高功率SMU源表 (HPSMU) 適用于要求超過MPSMU 或 HRSMU 可供電流或電壓的應(yīng)用; 這種 SMU 能提供達(dá) ±1A 的電流和±200 V 的電壓，并有與 MPSMU 相似的測(cè)量分辨率。

除了剛才提到的基本SMU源表類型外，一些 SMU 還支持能實(shí)現(xiàn) 0.1fA (100 aA)電流測(cè)量分辨率的附加模塊。為達(dá)到如此高的電流測(cè)量分辨率，實(shí)際SMU源表必須盡可能靠近被測(cè)器件 (DUT)。這意味著模塊必須安裝在晶圓片探測(cè)器上，并通過某種電纜布設(shè)方式連接裝在參數(shù)分析儀主機(jī)中的SMU源表。Keysight B1505A 功率器件分析儀/曲線追蹤儀的這種模塊被稱為 Atto-sense and switch unit (ASU)。

圖 — 基本 SMU 模塊類型的主要技術(shù)指標(biāo)

B1505A支持兩種特殊類型的SMU源表。大電流 SMU (HCSMU) 有兩種工作模式: 直流和脈沖。HCSMU 直流模式可在 40V 下提供 ±1A; 脈沖模式可在 20 V 下提供 ±20 A。HCSMU 有特殊的輸出配置和布線要求，我們將在本章后面部分討論這些要求。高壓 SMU (HVSMU) 可在 4 mA 時(shí)提供 3000 V 電壓。由于具有如此高的電壓輸出能力，HVSMU 要求使用采用螺釘緊固連接器的特殊超高壓三軸電纜。從而保證該模塊不會(huì)不經(jīng)意地錯(cuò)誤使用標(biāo)準(zhǔn)三軸電纜。

圖 — HCSMU 和 HVSMU (僅限 B1505A) 的主要技術(shù)指標(biāo)。

注意: 對(duì)于 HVSMU 模塊，輸出電壓和電流必須同極性。

除 HCSMU源表外，其它SMU源表都是單端裝置，其中一端始終接在公共內(nèi)部參考點(diǎn)上。SMU源表的參考電平通常通過外部短路片接到機(jī)箱地，不過您可以拿掉短路片，用各種類型的連接器把SMU源表參考連到外電壓 (最高達(dá) 42 V) 上。

圖 — 您可讓短路片離開機(jī)箱地，從而浮置 SMU 電路的公共端

在掃描測(cè)量期間 (防止對(duì)熱敏器件加熱)，所有SMU源表都有一定的脈沖能力，SMU源表也能進(jìn)行時(shí)間采樣測(cè)量。不過SMU源表的脈沖和時(shí)間采樣能力都比較慢(在微秒級(jí)范圍)。

重要的是要了解何時(shí)應(yīng)使用SMU源表進(jìn)行脈沖測(cè)量，何時(shí)需要具有半導(dǎo)體脈沖發(fā)生器單元 (SPGU) 或波形發(fā)生器/快測(cè)量單元 (WGFMU) (具有納秒級(jí)脈沖能力) 的脈沖能力。

由于相對(duì)慢的脈沖能力，SMU源表在進(jìn)行脈沖和時(shí)間采樣測(cè)量時(shí)可以使用三軸電纜和直流探頭。下面各章將討論用其它類型模塊 (如HV-SPGU 模塊和 WGFMU 模塊) 進(jìn)行脈沖和快速測(cè)量，為得到最佳測(cè)量結(jié)果，將需要專門的電纜和射頻探頭。