Neun: Die neue SMU überwindet die kniffligen Testherausforderungen kapazitiver Niedrigstromeinstellungen

Da Entwickler die Stromstärken weiter reduzieren, um Energie zu sparen, wächst diese Herausforderung bei der Messung. Dies ist der Fall für das Testen großer LCD Platten, die irgendwann in Smartphones oder Tablets zum Einsatz kommen wird. Andere Anwendungen, bei denen es zu Verbindungsproblemen mit hoher Kapazität kommen kann, sind: Nano-FET IV-Messungen an Spannfuttern, Übertragungseigenschaften von Mosfets mit langen Kabeln, FET-Tests durch Schaltmatrizen und Kondensator Leckagemessungen.

Unterstützte Kapazität um das 1000-fache erhöht

Im Vergleich zu anderen empfindlichen SMUs haben die neu eingeführten Keithley 4201-SMU-SMU mit mittlerer Leistung und 4211-SMU-Hochleistungs-SMU (optionaler 4200-PA-Vorverstärker) den maximalen Lastkapazitätsindex erheblich verbessert. Im niedrigsten unterstützten Strombereich ist die Systemkapazität, die 4201-SMU und 4211-SMU liefern und messen können, 1,000-mal höher als die heutiger Systeme. Liegt der Strom beispielsweise zwischen 1 und 100 pA, wird der Keithley Modulen kann Lasten bis zu 1 µF (Mikro-Farad) verarbeiten. Im Gegensatz dazu vertragen Konkurrenzprodukte mit der größten Lastkapazität bei diesem Stromniveau nur 1,000 pF, bevor die Messgenauigkeit nachlässt.

Diese beiden neuen Module bieten wichtige Lösungen für Kunden, die mit diesen Problemen konfrontiert sind, indem sie die ursprüngliche Debugging-Zeit und die Kosten für die Neukonfiguration von Testeinstellungen sparen, um zusätzliche Kondensatoren. Wenn ein Testingenieur oder ein wissenschaftlicher Forscher einen Messfehler bemerkt, muss er zuerst die Fehlerquelle finden. Dies allein erfordert Stunden an Arbeit, und sie müssen normalerweise viele mögliche Quellen untersuchen, bevor sie den Umfang eingrenzen können. Sobald sie feststellen, dass der Messfehler von der Systemkapazität herrührt, müssen sie die Testparameter und die Kabellänge anpassen und sogar die Testeinstellungen neu anordnen. Das ist alles andere als ideal.

Wie also funktioniert das neueste SMU-Modul in der Praxis? Schauen wir uns einige Schlüsselanwendungen in der Erforschung von Flachbildschirmen und Nano-FETs an.

Beispiel 1: OLED-Pixeltreiber Schaltung auf einem Flachbildschirm

Die OLED-Pixeltreiberschaltung ist neben dem OLED-Gerät auf dem Flachbildschirm gedruckt Display. Um seine DC-Eigenschaften zu messen, wird es normalerweise über eine Schaltmatrix mit der SMU verbunden und dann mit der SMU verbunden LCD Detektionsstation über ein 12-16 Meter langes Triaxialkabel. Da für die Verbindung ein sehr langes Kabel erforderlich ist, kommt es häufig vor, dass die Schwachstrommessung instabil ist. Bei Verwendung einer herkömmlichen SMU zur Verbindung mit einem DUT (wie in der Abbildung unten dargestellt) zur Messung wird diese Instabilität in den beiden IV-Kurven der OLED-Treiberschaltung angezeigt, d. h. der Sättigungskurve (orangefarbene Kurve) und der linearen Kurve (blaue Kurve).

Sättigung und lineare IV-Kurve von OLED, gemessen mit herkömmlicher SMU.

Wenn jedoch die 4211-SMU verwendet wird, um diese IV-Messungen am Drain-Anschluss des DUT zu wiederholen, ist die IV-Kurve stabil, wie in der Abbildung unten gezeigt, das Problem ist gelöst.

Sättigung und lineare IV-Kurven von OLED, gemessen mit Keithleys neuesten 4211-SMUs.

Beispiel 2: Nano-FET mit gemeinsamer Gate- und Chuck-Kapazität

Das Testen von Nano-FETs und 2D-FETs erfordert die Verwendung eines Geräteanschlusses, um die SMU durch das Prüfstationsfutter zu kontaktieren. Die Kapazität des Spannfutters kann bis zu einigen Nanofarad betragen, und in einigen Fällen kann es erforderlich sein, eine leitfähige Kontaktfläche auf der Oberseite des Spannfutters zu verwenden, um das Gate zu kontaktieren. Das Koaxialkabel fügt zusätzliche Kapazität hinzu. Um das neueste SMU-Modul zu evaluieren, haben wir zwei konventionelle SMUs an Gate und Drain des 2D-FET angeschlossen, um eine verrauschte Id-Vg-Hysteresekurve zu erhalten, wie in der Abbildung unten gezeigt.

Verrauschte Id-Vg-Hysteresekurve von 2D-FET, gemessen mit herkömmlichen SMUs.

Wenn wir jedoch zwei 4211-SMUs an Gate und Drain desselben Geräts anschließen, ist die erhaltene Hysteresekurve glatt und stabil, wie in der folgenden Abbildung gezeigt, wodurch das Hauptproblem gelöst wird, das die Forscher gelöst haben.

Glatte und stabile Id-Vg-Hysteresekurven, gemessen mit zwei 4211-SMUs.

Die 4201-SMU und 4211-SMU können bei der Bestellung im 4200A-SCS vorkonfiguriert werden, um eine umfassende Parameteranalyselösung bereitzustellen; sie können auch in bestehenden Einheiten vor Ort nachgerüstet werden.