源表的多种应用—面对不同问题该怎样解决?

发布于 2021-09-23 11:16

源表也可叫做源测量单元（SMU）其具有两种功能分别是测量和源。这样也说明了源表（SMU）测量仪在测量仪器上附加电流和电压源功能，也能一起进行精确采集、测量电压或是电流值。为其测试提供了便利性、灵活性。源表的应用场景有很多，但它的具体应用及使用该如何进行的？

关于源表的经典应用场景如下：

STEP1

进行绝缘材料的电阻值（GΩ/TΩ）或二极管的反向漏电流测量时，一般是要给被测件DUT施加电压激励，之后再测量所对应的电流；

STEP2

测量常规小电阻及驱动LED发光二极管时，一般要给DUT施加电流激励，测量对应的电压值

STEP3

测量电容器、锂电池等具备储能特性器件时，在进行充放电的同时，也会持续的记录电压和电流。

一般常使用的源表都具备电压源Vs、电流源Is、电流表IM、电压表VM四种功能，并且可以随意搭配激励源和测量功能，能够根据被测DUT特征来选择对应的模式。演示操作如下图所示：

同直流电源称输出端子V+、V-不一样，源表SMU一般将源的输出端子称为High Force、Lower Force。所以能够将源和测量的组合有：VFIM、VFVM、IFVM、IFIM（V/I激励F + V/I测量M）。

在电压和电流形成的直角坐标系中可观察得出，参考电压V的正负和电流I的正负，便可得到下图 V/I的四个象限，在此图中可看出大部分源表能够工作在任意的象限。

小贴士：

DC直流电源— 第一象限；
DC直流电阻负载— 第四象限；
AC交流电源阻性负载— 第一、三象限；
FG函数发生器— 第一、三象限。

一般使用的源表SMU都是通过施加恒定的直流电压，然后再一起进行电流的测量。例如绝缘材料高阻、电容器的绝缘电阻的测量等。

同样也有许多被测件DUT的测量需要施加特定的激励波形，例如二极管的IV特性测量，需要在指定的电压或电流范围内，按照各点改变电压V或电流I的值，经过测量得出相对应的I或V，之后再画出曲线；进行VSCEL、MOSFET等激励电流较大器件的测量时，为了避免出现器件特性变化或熔断的情况，一般则会使用脉冲来代替直流激励等的办法；锂电池的交流内阻ACR测量，需要给电池注入特定频率和幅度的电流正弦波；具体表现形式如下图所示：

在此要注意的是，源表SMU的脉冲电压和电流最小脉冲宽度、上升/下降沿的典型指标，就以B2900系列源表为示例，其能够达到10A/100uS级的电流脉冲、或210V/1mS级的电压脉冲；但是对于M9603A PXI高速源表来说则能够输出10A/10uS的电流脉冲。

接下来大家可以看到，响应会随机波动或存在噪声，此情况下应要增大测量积分时间消去波动或噪声影响。

所以，精确测量出被测件DUT在激励下的电压和电流响应波形是特别重要的，但如果只使用传统示波器来观察源表测量领域的电压或电流波形，但因为示波器本身的分辨率、灵敏度、噪声等原因，此办法一般都是没有什么作用的，所以此方法是不可取的。

B2900、M9600等系列源表内置采样速率高达15MSa/s的高分辨率数字化仪，灵活的源、测量触发机制，以及Quick IV 软件，能够灵活的定制测量的起始位置和测量窗口长短。

二极管、三极管、光电传感器、MOS-FET等半导体器件或材料，考虑到介于绝缘体和导体的特性，其电流范围特别的大，固定的一个量程不可能覆盖。大多数使用的源表SMU具备自动量程功能，源表会根据被测信号的大小自动改变其量程，用来实现覆盖超大的量程挑战。在最新推出的M9603A与M9615A PXI SMU源表，直接通过使用专利的“无缝量程切换”技术，在一定程度上节省量程切换时间以及由于量程切换带来的信号影响。

多通道源表应用也很典型，是德科技提供单/双通道台式源表B2900，M9600 PXI源表模块配合M9018B（18插槽机箱）搭建高达85通道源表系统，或者B1500半导体参数分析，最多支持10个模块。