Nueve: la nueva SMU supera los complicados desafíos de las pruebas de configuraciones capacitivas de baja corriente

A medida que los diseñadores continúan reduciendo los niveles actuales para ahorrar energía, este desafío de medición está creciendo. Este es el caso de las pruebas grandes LCD paneles, que eventualmente se utilizará en teléfonos inteligentes o tabletas. Otras aplicaciones que pueden tener problemas de conexión de prueba de alta capacitancia incluyen: Mediciones Nano FET IV en mandriles, características de transferencia de mosfets con cables largos, pruebas FET a través de matrices de interruptores y condensador mediciones de fugas.

Capacitancia admitida aumentada 1000 veces

En comparación con otras SMU sensibles, la SMU de potencia media Keithley 4201-SMU y la SMU de alta potencia 4211-SMU (preamplificador 4200-PA opcional) recientemente introducidas han mejorado en gran medida el índice de capacitancia de carga máxima. En el rango de corriente más bajo admitido, la capacitancia del sistema que 4201-SMU y 4211-SMU pueden suministrar y medir es 1,000 veces mayor que la de los sistemas actuales. Por ejemplo, si el nivel actual está entre 1 y 100 pA, el Keithley módulo Puede manejar cargas de hasta 1 µF (micro faradios). Por el contrario, los productos de la competencia con la mayor capacitancia de carga en este nivel actual solo pueden tolerar 1,000 pF antes de que se deteriore la precisión de la medición.

Estos dos nuevos módulos brindan soluciones importantes para los clientes que enfrentan estos problemas, ahorrando el tiempo de depuración original y ahorrando el costo de reconfigurar los ajustes de prueba para eliminar condensadores. Cuando un ingeniero de pruebas o un investigador científico nota un error de medición, primero debe encontrar la fuente del error. Esto en sí mismo requiere horas de trabajo y, por lo general, tienen que investigar muchas fuentes posibles antes de poder reducir el alcance. Una vez que descubren que el error de medición se origina en la capacitancia del sistema, deben ajustar los parámetros de prueba, la longitud del cable e incluso reorganizar la configuración de prueba. Esto está lejos de ser ideal.

Entonces, ¿cómo funciona en la práctica el último módulo SMU? Veamos varias aplicaciones clave en la investigación de pantallas planas y nano-FET.

Ejemplo 1: controlador de píxeles OLED circuito en pantalla plana

El circuito del controlador de píxeles OLED está impreso junto al dispositivo OLED en el panel plano la visualización. Para medir sus características de CC, generalmente se conecta a la SMU a través de una matriz de conmutación y luego se conecta al LCD estación de detección mediante un cable triaxial de 12-16 metros de longitud. Dado que la conexión requiere un cable muy largo, es común que la medición de corriente débil sea inestable. Cuando se utiliza una SMU tradicional para conectarse a un DUT (como se muestra en la figura siguiente) para realizar mediciones, esta inestabilidad se muestra en las dos curvas IV del circuito controlador OLED, es decir, la curva de saturación (curva naranja) y la curva lineal. (curva azul).

Saturación y curva IV lineal de OLED medida usando SMU tradicional.

Sin embargo, cuando se usa el 4211-SMU para repetir estas mediciones IV en el terminal de drenaje del DUT, la curva IV es estable, como se muestra en la figura siguiente, el problema está resuelto.

Saturación y curvas IV lineales de OLED medidas utilizando las últimas 4211-SMU de Keithley.

Ejemplo 2: Nano FET con puerta común y capacitancia de mandril

Las pruebas de Nano-FET y FET 2D requieren el uso de un terminal de dispositivo para contactar la SMU a través del mandril de la estación de sonda. La capacitancia del mandril puede llegar a unos pocos nanofaradios y, en algunos casos, puede ser necesario utilizar una tierra conductora en la parte superior del mandril para hacer contacto con la compuerta. El cable coaxial agrega capacitancia adicional. Para evaluar el último módulo SMU, conectamos dos SMU convencionales a la puerta y al drenaje del FET 2D para obtener una curva de histéresis Id-Vg ruidosa, como se muestra en la figura siguiente.

Curva de histéresis ruidosa Id-Vg de FET 2D medida utilizando SMU tradicionales.

Sin embargo, cuando conectamos dos 4211-SMU a la compuerta y drenaje del mismo dispositivo, la curva de histéresis obtenida es suave y estable, como se muestra en la figura siguiente, lo que resuelve el principal problema que los investigadores han venido resolviendo.

Curvas de histéresis Id-Vg suaves y estables medidas con dos 4211-SMU.

El 4201-SMU y 4211-SMU se pueden preconfigurar en el 4200A-SCS al realizar el pedido para proporcionar una solución integral de análisis de parámetros; también se pueden actualizar in situ en unidades existentes.