Sembilan: SMU baharu mengatasi cabaran ujian rumit bagi tetapan kapasitif semasa rendah

Apabila kabel panjang atau chuck kapasitif digunakan dalam persediaan ujian, kemuatan keluaran instrumen ujian akan meningkat, mengakibatkan pengukuran tidak tepat atau tidak stabil, terutamanya untuk pengukuran arus lemah yang sangat sensitif, kerana ia juga menyediakan atau mengimbas voltan DC. Untuk menyelesaikan cabaran ini, Keithley, anak syarikat Tektronix Teknologi, telah memperkenalkan dua modul unit ukuran sumber (SMU) baharu untuk Keithley 4200A-SCS, yang boleh melakukan pengukuran arus lemah yang stabil walaupun dalam aplikasi dengan kapasitans sambungan ujian tinggi.

Apabila pereka bentuk terus mengurangkan tahap semasa untuk menjimatkan tenaga, cabaran pengukuran ini semakin meningkat. Ini adalah kes untuk ujian besar LCD panel, yang akhirnya akan digunakan dalam telefon pintar atau tablet. Aplikasi lain yang mungkin mempunyai masalah sambungan ujian kemuatan tinggi termasuk: Pengukuran Nano FET IV pada chuck, ciri pemindahan mosfet dengan kabel panjang, ujian FET melalui matriks suis, dan kapasitor ukuran kebocoran.

Kapasiti yang disokong meningkat sebanyak 1000 kali

Berbanding dengan SMU sensitif yang lain, Keithley 4201-SMU kuasa sederhana SMU yang baru diperkenalkan dan SMU kuasa tinggi 4211-SMU (pilihan 4200-PA preamplifier) telah meningkatkan indeks kemuatan beban maksimum. Dalam julat arus terendah yang disokong, kapasiti sistem yang boleh dibekalkan dan diukur oleh 4201-SMU dan 4211-SMU adalah 1,000 kali lebih tinggi daripada sistem hari ini. Sebagai contoh, jika tahap semasa adalah antara 1 dan 100 pA, Keithley modul boleh mengendalikan beban sehingga 1 µF (mikro Farad). Sebaliknya, produk pesaing dengan kapasitansi beban terbesar pada tahap semasa ini hanya boleh bertolak ansur dengan 1,000 pF sebelum ketepatan pengukuran merosot.

Kedua-dua modul baharu ini menyediakan penyelesaian penting untuk pelanggan yang menghadapi masalah ini, menjimatkan masa penyahpepijatan asal dan menjimatkan kos konfigurasi semula tetapan ujian untuk menghapuskan tambahan Kapasitor. Apabila jurutera ujian atau penyelidik saintifik melihat ralat pengukuran, mereka mesti mencari punca ralat itu terlebih dahulu. Ini sendiri mengambil masa berjam-jam bekerja, dan mereka biasanya perlu menyiasat banyak sumber yang mungkin sebelum mereka dapat mengecilkan skop. Sebaik sahaja mereka mendapati bahawa ralat pengukuran berasal daripada kapasiti sistem, mereka mesti melaraskan parameter ujian, panjang kabel, dan juga menyusun semula tetapan ujian. Ini jauh dari ideal.

Jadi bagaimana modul SMU terkini berfungsi dalam amalan? Mari kita lihat beberapa aplikasi utama dalam penyelidikan paparan panel rata dan nano-FET.

Contoh 1: Pemacu piksel OLED litar pada paparan panel rata

Litar pemacu piksel OLED dicetak di sebelah peranti OLED pada panel rata memaparkan. Untuk mengukur ciri DCnya, ia biasanya disambungkan ke SMU melalui matriks suis, dan kemudian disambungkan ke LCD stesen pengesan menggunakan kabel triaksial sepanjang 12-16 meter. Oleh kerana sambungan memerlukan kabel yang sangat panjang, adalah perkara biasa untuk pengukuran arus yang lemah tidak stabil. Apabila menggunakan SMU tradisional untuk menyambung ke DUT (seperti ditunjukkan dalam rajah di bawah) untuk pengukuran, ketidakstabilan ini dipaparkan dalam dua lengkung IV litar pemacu OLED, iaitu lengkung tepu (lengkung oren) dan lengkung linear (lengkung biru).

Ketepuan dan lengkung IV linear OLED diukur menggunakan SMU tradisional.

Walau bagaimanapun, apabila menggunakan 4211-SMU untuk mengulangi pengukuran IV ini pada terminal saliran DUT, lengkung IV adalah stabil, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, masalahnya telah diselesaikan.

Ketepuan dan lengkung IV linear OLED diukur menggunakan 4211-SMU terbaru Keithley.

Contoh 2: Nano FET dengan get sepunya dan kemuatan chuck

Ujian Nano-FET dan 2D FET memerlukan penggunaan terminal peranti untuk menghubungi SMU melalui chuck stesen siasatan. Kapasiti chuck mungkin setinggi beberapa nanofarad, dan dalam beberapa kes, mungkin perlu menggunakan tanah konduktif di bahagian atas chuck untuk menghubungi pintu pagar. Kabel sepaksi menambah kapasiti tambahan. Untuk menilai modul SMU terkini, kami menyambungkan dua SMU konvensional ke pintu masuk dan longkang FET 2D untuk mendapatkan lengkung histeresis Id-Vg yang bising, seperti ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Keluk histeresis Id-Vg bising bagi FET 2D diukur menggunakan SMU tradisional.

Walau bagaimanapun, apabila kita menyambungkan dua 4211-SMU ke pintu dan longkang peranti yang sama, lengkung histerisis yang diperoleh adalah lancar dan stabil, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, yang menyelesaikan masalah utama yang telah diselesaikan oleh penyelidik.

Lengkung histeresis Id-Vg yang licin dan stabil diukur menggunakan dua 4211-SMU.

4201-SMU dan 4211-SMU boleh diprakonfigurasikan ke dalam 4200A-SCS apabila memesan untuk menyediakan penyelesaian analisis parameter yang komprehensif; ia juga boleh dinaik taraf di tapak dalam unit sedia ada.