Kesembilan: SMU baru mengatasi tantangan pengujian rumit pada pengaturan kapasitif arus rendah

Seiring desainer terus mengurangi level saat ini untuk menghemat energi, tantangan pengukuran ini semakin meningkat. Ini adalah kasus untuk pengujian besar LCD panel, yang nantinya akan digunakan di ponsel pintar atau tablet. Aplikasi lain yang mungkin memiliki masalah koneksi uji kapasitansi tinggi meliputi: Pengukuran Nano FET IV pada chuck, karakteristik transfer dari MOSFET dengan kabel panjang, tes FET melalui matriks saklar, dan kapasitor pengukuran kebocoran.

Kapasitansi yang didukung meningkat 1000 kali

Dibandingkan dengan SMU sensitif lainnya, SMU daya menengah Keithley 4201-SMU yang baru diperkenalkan dan SMU daya tinggi 4211-SMU (preamplifier 4200-PA opsional) ​​telah meningkatkan indeks kapasitansi beban maksimum secara signifikan. Dalam rentang arus terendah yang didukung, kapasitansi sistem yang dapat disuplai dan diukur oleh 4201-SMU dan 4211-SMU adalah 1,000 kali lebih tinggi dibandingkan sistem saat ini. Misalnya, jika level saat ini antara 1 dan 100 pA, Keithley modul dapat menangani beban hingga 1 µF (mikro Farad). Sebaliknya, produk pesaing dengan kapasitansi beban terbesar pada tingkat saat ini hanya dapat mentolerir 1,000 pF sebelum akurasi pengukuran menurun.

Kedua modul baru ini memberikan solusi penting bagi pelanggan yang menghadapi masalah ini, menghemat waktu debugging asli dan menghemat biaya konfigurasi ulang pengaturan pengujian untuk menghilangkan tambahan Kapasitor. Ketika seorang insinyur penguji atau peneliti ilmiah melihat adanya kesalahan pengukuran, mereka harus terlebih dahulu menemukan sumber kesalahannya. Ini sendiri membutuhkan waktu berjam-jam, dan mereka biasanya harus menyelidiki banyak sumber yang mungkin sebelum mereka dapat mempersempit cakupannya. Begitu mereka menemukan bahwa kesalahan pengukuran berasal dari kapasitansi sistem, mereka harus menyesuaikan parameter pengujian, panjang kabel, dan bahkan mengatur ulang pengaturan pengujian. Ini jauh dari ideal.

Jadi bagaimana cara kerja modul SMU terbaru dalam praktiknya? Mari kita lihat beberapa aplikasi utama dalam penelitian layar panel datar dan nano-FET.

Contoh 1: Driver piksel OLED sirkit pada tampilan panel datar

Sirkuit driver piksel OLED dicetak di sebelah perangkat OLED pada panel datar pameran. Untuk mengukur karakteristik DC-nya, biasanya dihubungkan ke SMU melalui matriks sakelar, dan kemudian dihubungkan ke LCD stasiun deteksi menggunakan kabel triaksial sepanjang 12-16 meter. Karena sambungan memerlukan kabel yang sangat panjang, biasanya pengukuran arus lemah menjadi tidak stabil. Saat menggunakan SMU tradisional untuk menyambung ke DUT (seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah) untuk pengukuran, ketidakstabilan ini ditampilkan dalam dua kurva IV rangkaian driver OLED, yaitu kurva saturasi (kurva oranye) dan kurva linier (kurva biru).

Saturasi dan kurva IV linier OLED diukur menggunakan SMU tradisional.

Namun, ketika menggunakan 4211-SMU untuk mengulangi pengukuran IV ini pada terminal pembuangan DUT, kurva IV stabil, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, masalah terpecahkan.

Saturasi dan kurva IV linier OLED diukur menggunakan 4211-SMU terbaru Keithley.

Contoh 2: Nano FET dengan gerbang umum dan kapasitansi chuck

Pengujian Nano-FET dan 2D FET memerlukan penggunaan terminal perangkat untuk menghubungi SMU melalui chuck stasiun probe. Kapasitansi chuck mungkin setinggi beberapa nanofarad, dan dalam beberapa kasus, mungkin perlu menggunakan tanah konduktif di bagian atas chuck untuk menghubungi gerbang. Kabel koaksial menambahkan kapasitansi ekstra. Untuk mengevaluasi modul SMU terbaru, kami menghubungkan dua SMU konvensional ke gerbang dan saluran FET 2D untuk mendapatkan kurva histeresis Id-Vg yang bising, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Kurva histeresis Id-Vg yang bising dari FET 2D diukur menggunakan SMU tradisional.

Namun, ketika kami menghubungkan dua 4211-SMU ke gerbang dan saluran pembuangan perangkat yang sama, kurva histeresis yang diperoleh mulus dan stabil, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, yang memecahkan masalah utama yang telah dipecahkan oleh para peneliti.

Kurva histeresis Id-Vg yang halus dan stabil diukur menggunakan dua 4211-SMU.

4201-SMU dan 4211-SMU dapat dikonfigurasikan sebelumnya ke dalam 4200A-SCS saat memesan untuk memberikan solusi analisis parameter yang komprehensif; mereka juga dapat ditingkatkan di tempat di unit yang ada.