Chín: SMU mới vượt qua các thử thách thử nghiệm phức tạp của cài đặt điện dung dòng điện thấp

Khi các nhà thiết kế tiếp tục giảm mức hiện tại để tiết kiệm năng lượng, thách thức đo lường này ngày càng lớn. Đây là trường hợp thử nghiệm lớn LCD tấm, mà cuối cùng sẽ được sử dụng trong điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng. Các ứng dụng khác có thể có vấn đề kết nối kiểm tra điện dung cao bao gồm: các phép đo Nano FET IV trên mâm cặp, các đặc tính truyền của mosfet with long cables, FET tests through switch matrices, and tụ leakage measurements.

Điện dung được hỗ trợ tăng gấp 1000 lần

So với các SMU nhạy cảm khác, SMU công suất trung bình Keithley 4201-SMU và SMU công suất cao 4211-SMU (bộ tiền khuếch đại 4200-PA tùy chọn) ​​đã cải thiện đáng kể chỉ số điện dung tải tối đa. Ở phạm vi dòng điện thấp nhất được hỗ trợ, điện dung hệ thống mà 4201-SMU và 4211-SMU có thể cung cấp và đo lường cao hơn 1,000 lần so với các hệ thống ngày nay. Ví dụ: nếu mức hiện tại nằm trong khoảng từ 1 đến 100 pA, Keithley mô-đun có thể xử lý tải lên tới 1 µF (micro Farad). Ngược lại, các sản phẩm cạnh tranh có điện dung tải lớn nhất ở mức hiện tại này chỉ có thể chịu được 1,000 pF trước khi độ chính xác của phép đo giảm đi.

Hai mô-đun mới này cung cấp các giải pháp quan trọng cho khách hàng đang đối mặt với những vấn đề này, tiết kiệm thời gian gỡ lỗi ban đầu và tiết kiệm chi phí định cấu hình lại cài đặt thử nghiệm để loại bỏ thêm Tụ. Khi một kỹ sư thử nghiệm hoặc nhà nghiên cứu khoa học nhận thấy một lỗi đo lường, trước tiên họ phải tìm ra nguồn gốc của lỗi. Bản thân việc này mất hàng giờ làm việc và họ thường phải điều tra nhiều nguồn có thể có trước khi có thể thu hẹp phạm vi. Một khi họ phát hiện ra rằng lỗi đo bắt nguồn từ điện dung của hệ thống, họ phải điều chỉnh các thông số thử nghiệm, chiều dài cáp và thậm chí sắp xếp lại các cài đặt thử nghiệm. Điều này là xa lý tưởng.

Vậy mô-đun SMU mới nhất hoạt động như thế nào trong thực tế? Chúng ta hãy xem xét một số ứng dụng chính trong nghiên cứu màn hình phẳng và nano-FET.

Ví dụ 1: Trình điều khiển pixel OLED mạch trên màn hình phẳng

Mạch điều khiển pixel OLED được in bên cạnh thiết bị OLED trên tấm nền phẳng trưng bày. Để đo các đặc tính DC của nó, nó thường được kết nối với SMU thông qua ma trận chuyển mạch, sau đó được kết nối với LCD trạm phát hiện sử dụng cáp ba trục dài 12-16 mét. Vì kết nối yêu cầu cáp rất dài nên kết quả đo dòng điện yếu thường không ổn định. Khi sử dụng SMU truyền thống để kết nối với DUT (như trong hình bên dưới) để đo, sự mất ổn định này được thể hiện ở hai đường cong IV của mạch điều khiển OLED, tức là đường cong bão hòa (đường cong màu cam) và đường cong tuyến tính (đường cong màu xanh).

Độ bão hòa và đường cong IV tuyến tính của OLED được đo bằng SMU truyền thống.

Tuy nhiên, khi sử dụng 4211-SMU để lặp lại các phép đo IV này trên đầu nối cống của DUT, đường cong IV ổn định, như thể hiện trong hình dưới đây, vấn đề đã được giải quyết.

Độ bão hòa và đường cong IV tuyến tính của OLED được đo bằng 4211-SMU mới nhất của Keithley.

Ví dụ 2: Nano FET với cổng chung và điện dung mâm cặp

Thử nghiệm Nano-FETs và 2D FETs yêu cầu sử dụng thiết bị đầu cuối để tiếp xúc với SMU thông qua mâm cặp của trạm đầu dò. Điện dung của mâm cặp có thể cao đến một vài nanofarads, và trong một số trường hợp, có thể cần sử dụng đất dẫn điện trên đầu mâm cặp để tiếp xúc với cổng. Cáp đồng trục bổ sung thêm điện dung. Để đánh giá mô-đun SMU mới nhất, chúng tôi đã kết nối hai SMU thông thường với cổng và cống của 2D FET để thu được đường cong nhiễu từ trễ Id-Vg, như thể hiện trong hình bên dưới.

Đường cong nhiễu Id-Vg độ trễ của 2D FET được đo bằng các SMU truyền thống.

Tuy nhiên, khi chúng tôi kết nối hai 4211-SMU với cổng và cống của cùng một thiết bị, đường cong trễ thu được là mượt mà và ổn định, như thể hiện trong hình dưới đây, giải quyết được vấn đề chính mà các nhà nghiên cứu đang giải quyết.

Các đường cong từ trễ Id-Vg mượt mà và ổn định được đo bằng hai 4211-SMU.

4201-SMU và 4211-SMU có thể được cấu hình sẵn thành 4200A-SCS khi đặt hàng để cung cấp giải pháp phân tích tham số toàn diện; chúng cũng có thể được nâng cấp tại chỗ trong các đơn vị hiện có.