เก้า: SMU ใหม่เอาชนะความท้าทายในการทดสอบที่ยุ่งยากของการตั้งค่าตัวเก็บประจุกระแสไฟต่ำ

ในขณะที่นักออกแบบยังคงลดระดับปัจจุบันเพื่อประหยัดพลังงาน ความท้าทายในการวัดนี้ก็เติบโตขึ้น นี่เป็นกรณีสำหรับการทดสอบขนาดใหญ่ จอแอลซีดี แผงซึ่งจะใช้ในสมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ตในที่สุด การใช้งานอื่นๆ ที่อาจมีปัญหาการเชื่อมต่อการทดสอบความจุสูง ได้แก่ การวัด Nano FET IV บนหัวจับ ลักษณะการถ่ายโอนของ มอสเฟต ด้วยสายเคเบิลยาว การทดสอบ FET ผ่านเมทริกซ์สวิตช์ และ capacitor การวัดการรั่วไหล

ความจุที่รองรับเพิ่มขึ้น 1000 เท่า

เมื่อเปรียบเทียบกับ SMU ที่ละเอียดอ่อนอื่นๆ Keithley 4201-SMU กำลังปานกลาง SMU และ 4211-SMU high power SMU ที่เพิ่งเปิดตัวใหม่ (อุปกรณ์เสริม 4200-PA ปรีแอมพลิฟายเออร์) ​​ได้ปรับปรุงดัชนีความจุโหลดสูงสุดอย่างมาก ในช่วงกระแสต่ำสุดที่รองรับ ความจุของระบบที่ 4201-SMU และ 4211-SMU สามารถจ่ายและวัดได้จะสูงกว่าระบบในปัจจุบันถึง 1,000 เท่า ตัวอย่างเช่น หากระดับปัจจุบันอยู่ระหว่าง 1 ถึง 100 pA จะถือว่า Keithley โมดูล สามารถรองรับโหลดได้สูงสุด 1 µF (ไมโครฟารัด) ในทางตรงกันข้าม ผลิตภัณฑ์ของคู่แข่งที่มีความจุโหลดมากที่สุดในระดับปัจจุบันนี้สามารถทนได้เพียง 1,000 pF ก่อนที่ความแม่นยำในการวัดจะลดลง

โมดูลใหม่ทั้งสองนี้มอบโซลูชันที่สำคัญสำหรับลูกค้าที่ประสบปัญหาเหล่านี้ ประหยัดเวลาในการดีบักเดิมและประหยัดค่าใช้จ่ายในการกำหนดค่าการตั้งค่าการทดสอบใหม่เพื่อขจัดปัญหาเพิ่มเติม ตัวเก็บประจุ. เมื่อวิศวกรทดสอบหรือนักวิจัยทางวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นข้อผิดพลาดในการวัด พวกเขาต้องค้นหาแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดก่อน โดยตัวมันเองต้องใช้เวลาทำงานหลายชั่วโมง และพวกเขามักจะต้องตรวจสอบแหล่งที่มาที่เป็นไปได้หลายๆ แหล่งก่อนที่จะสามารถจำกัดขอบเขตให้แคบลงได้ เมื่อพบว่าข้อผิดพลาดในการวัดเกิดจากความจุของระบบ พวกเขาจะต้องปรับพารามิเตอร์การทดสอบ ความยาวของสายเคเบิล และแม้กระทั่งจัดการตั้งค่าการทดสอบใหม่ นี้อยู่ไกลจากอุดมคติ

โมดูล SMU ล่าสุดทำงานอย่างไรในทางปฏิบัติ มาดูการใช้งานหลักหลายประการในการวิจัยจอแบนและ nano-FET

ตัวอย่างที่ 1: ไดรเวอร์พิกเซล OLED วงจรไฟฟ้า บนจอแสดงผลแบบแบน

วงจรไดรเวอร์พิกเซล OLED ถูกพิมพ์ถัดจากอุปกรณ์ OLED บนจอแบน แสดงผล. ในการวัดคุณลักษณะ DC นั้นมักจะเชื่อมต่อกับ SMU ผ่านเมทริกซ์สวิตช์ จากนั้นจึงเชื่อมต่อกับ จอแอลซีดี สถานีตรวจจับโดยใช้สายสามแกนยาว 12-16 เมตร เนื่องจากการเชื่อมต่อต้องใช้สายเคเบิลที่ยาวมาก การวัดกระแสไฟฟ้าอ่อนจึงมักไม่เสถียร เมื่อใช้ SMU แบบดั้งเดิมเพื่อเชื่อมต่อกับ DUT (ดังแสดงในรูปด้านล่าง) สำหรับการวัด ความไม่เสถียรนี้จะแสดงในเส้นโค้ง IV สองเส้นของวงจรไดรเวอร์ OLED นั่นคือ เส้นโค้งความอิ่มตัว (เส้นโค้งสีส้ม) และเส้นโค้งเชิงเส้น (เส้นโค้งสีน้ำเงิน).

ความอิ่มตัวและเส้นโค้ง IV เชิงเส้นของ OLED ที่วัดโดยใช้ SMU แบบดั้งเดิม

อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้ 4211-SMU เพื่อทำซ้ำการวัด IV เหล่านี้บนขั้วต่อการระบายน้ำของ DUT กราฟ IV จะคงที่ ดังแสดงในรูปด้านล่าง แสดงว่าปัญหาได้รับการแก้ไขแล้ว

ความอิ่มตัวและเส้นโค้ง IV เชิงเส้นของ OLED วัดโดยใช้ 4211-SMU ล่าสุดของ Keithley

ตัวอย่างที่ 2: Nano FET ที่มีเกททั่วไปและความจุของหัวจับ

การทดสอบ Nano-FET และ 2D FET ต้องใช้ขั้วต่ออุปกรณ์เพื่อติดต่อกับ SMU ผ่านหัวจับของสถานีโพรบ ความจุของหัวจับอาจสูงถึงไม่กี่นาโนฟารัด และในบางกรณี อาจจำเป็นต้องใช้ดินนำไฟฟ้าที่ด้านบนของหัวจับเพื่อสัมผัสกับประตู สายโคแอกเชียลเพิ่มความจุพิเศษ ในการประเมินโมดูล SMU ล่าสุด เราได้เชื่อมต่อ SMU ทั่วไปสองรายการกับเกตและการระบายของ 2D FET เพื่อให้ได้กราฟฮิสเทรีซิส Id-Vg ที่มีเสียงดัง ดังแสดงในรูปด้านล่าง

เส้นโค้งฮิสเทรีซิส Id-Vg ที่มีเสียงดังของ 2D FET ที่วัดโดยใช้ SMU แบบเดิม

อย่างไรก็ตาม เมื่อเราเชื่อมต่อ 4211-SMU สองตัวเข้ากับเกทและท่อระบายน้ำของอุปกรณ์เดียวกัน กราฟฮิสเทรีซิสที่ได้รับจะราบรื่นและเสถียร ดังแสดงในรูปด้านล่าง ซึ่งช่วยแก้ปัญหาหลักที่นักวิจัยได้แก้ไขแล้ว

เส้นโค้งฮิสเทรีซิส Id-Vg ที่ราบรื่นและเสถียรวัดโดยใช้ 4211-SMU สองอัน

4201-SMU และ 4211-SMU สามารถกำหนดค่าล่วงหน้าใน 4200A-SCS เมื่อสั่งซื้อเพื่อจัดเตรียมโซลูชันการวิเคราะห์พารามิเตอร์ที่ครอบคลุม นอกจากนี้ยังสามารถอัพเกรดในสถานที่ในหน่วยที่มีอยู่