源表SMU有哪些類型?
參數測試的主要測量資源是源/測量單元或 SMU。它有時也被稱為源表。SMU 能同時提供和測量電壓或電流。下圖顯示簡化的 SMU源表等效電路:

圖 — 簡化的 SMU源表電路圖
由于SMU源表必須測量非常低的電流 (1fA 或更低),有多種不同類型的SMU源表。
最常見的SMU源表是中功率 SMU (MPSMU); 顧名思義這種 SMU 能提供中等大小的電壓和電流 (±100 V和 ±100 mA)和低至10 fA 的電流測量分辨率。
高分辨率SMU源表 (HRSMU) 適用于精密測量,它有與 MPSMU 相同的電壓和電流能力,但電流測量分辨率可達到 1fA,甚至更低,電壓測量分辨率則能達到 0.5 μV。
高功率SMU源表 (HPSMU) 適用于要求超過MPSMU 或 HRSMU 可供電流或電壓的應用; 這種 SMU 能提供達 ±1A 的電流和±200 V 的電壓,并有與 MPSMU 相似的測量分辨率。
除了剛才提到的基本SMU源表類型外,一些 SMU 還支持能實現 0.1fA (100 aA)電流測量分辨率的附加模塊。為達到如此高的電流測量分辨率,實際SMU源表必須盡可能靠近被測器件 (DUT)。這意味著模塊必須安裝在晶圓片探測器上,并通過某種電纜布設方式連接裝在參數分析儀主機中的SMU源表。Keysight B1505A 功率器件分析儀/曲線追蹤儀的這種模塊被稱為 Atto-sense and switch unit (ASU)。

圖 — 基本 SMU 模塊類型的主要技術指標
B1505A支持兩種特殊類型的SMU源表。大電流 SMU (HCSMU) 有兩種工作模式: 直流和脈沖。HCSMU 直流模式可在 40V 下提供 ±1A; 脈沖模式可在 20 V 下提供 ±20 A。HCSMU 有特殊的輸出配置和布線要求,我們將在本章后面部分討論這些要求。高壓 SMU (HVSMU) 可在 4 mA 時提供 3000 V 電壓。由于具有如此高的電壓輸出能力,HVSMU 要求使用采用螺釘緊固連接器的特殊超高壓三軸電纜。從而保證該模塊不會不經意地錯誤使用標準三軸電纜。

圖 — HCSMU 和 HVSMU (僅限 B1505A) 的主要技術指標。
注意: 對于 HVSMU 模塊,輸出電壓和電流必須同極性。
除 HCSMU源表外,其它SMU源表都是單端裝置,其中一端始終接在公共內部參考點上。SMU源表的參考電平通常通過外部短路片接到機箱地,不過您可以拿掉短路片,用各種類型的連接器把SMU源表參考連到外電壓 (最高達 42 V) 上。

圖 — 您可讓短路片離開機箱地,從而浮置 SMU 電路的公共端
在掃描測量期間 (防止對熱敏器件加熱),所有SMU源表都有一定的脈沖能力,SMU源表也能進行時間采樣測量。不過SMU源表的脈沖和時間采樣能力都比較慢(在微秒級范圍)。
重要的是要了解何時應使用SMU源表進行脈沖測量,何時需要具有半導體脈沖發生器單元 (SPGU) 或波形發生器/快測量單元 (WGFMU) (具有納秒級脈沖能力) 的脈沖能力。
由于相對慢的脈沖能力,SMU源表在進行脈沖和時間采樣測量時可以使用三軸電纜和直流探頭。下面各章將討論用其它類型模塊 (如HV-SPGU 模塊和 WGFMU 模塊) 進行脈沖和快速測量,為得到**測量結果,將需要專門的電纜和射頻探頭。

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