Nove: A nova SMU supera os complicados desafios de teste de configurações capacitivas de baixa corrente

À medida que os projetistas continuam a reduzir os níveis atuais para economizar energia, esse desafio de medição está crescendo. Este é o caso de testes grandes LCD painéis, que eventualmente será usado em smartphones ou tablets. Outras aplicações que podem ter problemas de conexão de teste de alta capacitância incluem: medições Nano FET IV em mandris, características de transferência de mosfet com cabos longos, testes FET através de matrizes de comutação e capacitor medições de vazamento.

Capacitância suportada aumentada em 1000 vezes

Em comparação com outras SMUs sensíveis, a recém-introduzida SMU de média potência Keithley 4201-SMU e a SMU de alta potência 4211-SMU (pré-amplificador 4200-PA opcional) melhoraram muito o índice de capacitância de carga máxima. Na faixa de corrente mais baixa suportada, a capacitância do sistema que o 4201-SMU e o 4211-SMU podem fornecer e medir é 1,000 vezes maior do que a dos sistemas atuais. Por exemplo, se o nível atual estiver entre 1 e 100 pA, o Keithley módulo pode suportar cargas de até 1 µF (micro Farads). Em contraste, os produtos concorrentes com a maior capacitância de carga neste nível de corrente só podem tolerar 1,000 pF antes que a precisão da medição se deteriore.

Esses dois novos módulos fornecem soluções importantes para os clientes que enfrentam esses problemas, economizando o tempo de depuração original e o custo de reconfigurar as configurações de teste para eliminar capacitores. Quando um engenheiro de teste ou pesquisador científico percebe um erro de medição, eles devem primeiro encontrar a origem do erro. Isso por si só leva horas de trabalho e eles geralmente têm que investigar muitas fontes possíveis antes de restringir o escopo. Depois de descobrirem que o erro de medição se origina da capacitância do sistema, eles devem ajustar os parâmetros de teste, o comprimento do cabo e até mesmo reorganizar as configurações de teste. Isso está longe de ser o ideal.

Então, como o módulo SMU mais recente funciona na prática? Vejamos várias aplicações importantes na pesquisa de monitores de tela plana e nano-FETs.

Exemplo 1: driver de pixel OLED o circuito em tela plana

O circuito do driver de pixel OLED é impresso próximo ao dispositivo OLED na tela plana exibição. Para medir suas características DC, ele geralmente é conectado à SMU através de uma matriz de comutação e, em seguida, conectado ao LCD estação de detecção usando um cabo triaxial de 12 a 16 metros de comprimento. Como a conexão requer um cabo muito longo, é comum que a medição de corrente fraca seja instável. Ao usar uma SMU tradicional para conectar a um DUT (conforme mostrado na figura abaixo) para medição, essa instabilidade é exibida nas duas curvas IV do circuito driver OLED, ou seja, a curva de saturação (curva laranja) e a curva linear (curva azul).

Saturação e curva IV linear de OLED medida usando SMU tradicional.

No entanto, ao usar o 4211-SMU para repetir essas medições IV no terminal de drenagem do DUT, a curva IV é estável, conforme mostrado na figura abaixo, o problema está resolvido.

Saturação e curvas IV lineares de OLED medidas usando as mais recentes 4211-SMUs da Keithley.

Exemplo 2: Nano FET com porta comum e capacitância do mandril

Os testes de Nano-FETs e FETs 2D requerem o uso de um terminal de dispositivo para entrar em contato com a SMU por meio do mandril da estação de sonda. A capacitância do mandril pode ser tão alta quanto alguns nanofarads e, em alguns casos, pode ser necessário usar uma área condutiva na parte superior do mandril para entrar em contato com o portão. O cabo coaxial adiciona capacitância extra. Para avaliar o módulo SMU mais recente, conectamos duas SMUs convencionais à porta e ao dreno do FET 2D para obter uma curva de histerese Id-Vg ruidosa, conforme mostrado na figura abaixo.

Curva de histerese Id-Vg ruidosa de 2D FET medida usando SMUs tradicionais.

Porém, ao conectarmos dois 4211-SMUs à porta e dreno do mesmo dispositivo, a curva de histerese obtida é suave e estável, como mostra a figura abaixo, o que resolve o principal problema que os pesquisadores vêm resolvendo.

Curvas de histerese Id-Vg suaves e estáveis ​​medidas usando dois 4211-SMUs.

O 4201-SMU e o 4211-SMU podem ser pré-configurados no 4200A-SCS ao fazer o pedido para fornecer uma solução de análise de parâmetro abrangente; eles também podem ser atualizados no local em unidades existentes.