超快速IV測試技術(shù)-半導體器件特性測試的變革

　　PMU有三種基本的工作模式，分別是脈沖IV、瞬態(tài)IV和脈沖信號輸出。脈沖IV指的是用PMU模仿SMU的工作模式，即DC like的測試，PMU可以和SMU一樣進行電壓掃描，多個PMU也可以進行組合掃描，當然和SMU不同的是PMU輸出的激勵信號不是直流的電壓偏置，而是一系列的脈沖信號;之前提到的脈沖掃描是脈沖的幅值和基準電壓的掃描。另外一種有趣的模式是瞬態(tài)IV，我們更愿意稱之為波形抓取功能，有人會以為是一個示波器，它是像示波器一樣工作，不同的是PMU有一個內(nèi)部的脈沖發(fā)生器給器件提供激勵。另外PMU不僅能夠測量電壓波形，也能夠直接測量電流波形，因為PMU內(nèi)置的是一個電流示波器加一個電壓示波器。最后，PMU不需要測量的時候可以輸出更加復雜的波形，例如三角波、鋸齒波、正玄波、白噪聲波等，PMU也可以當成一個任意波形發(fā)生器來使用。

　　看一個波形抓取時機的例子，用一個PMU測試一個場效應管，PMU的通道1連接到場效應管的gate，通道2連接到場效應管的dran，通道1和通道2同時向場效應管打出一個脈沖信號，當VG和VD的脈沖到達場效應管后，就會激勵出ID和IG的脈沖。我們用兩個通道的電壓和電流示波器來抓取這四個脈沖信號，IG的脈沖波形有一個明顯的凸起，可以猜測一下這是由于什么原因造成的。我們知道在一個電容器的兩端發(fā)生電壓變化時就會產(chǎn)生充電或放電的電流，電流等于電容乘以Dl/Dt。注意圖中的波形，上升沿和下降沿的時間分別是100納秒，而D-outside可以看出一個電容，就形成了看到的IG脈沖波形，對于dran端，DX電容比D-outside小很多，但還是能夠看到一個小小的凸起。

　　波形抓取可以說是脈沖IV的基礎(chǔ)，所謂脈沖IV就是根據(jù)需求打一系列波形到待測器件上，然后測試激勵出來的電流波形，測試的核心思想是在一個預先設(shè)定的測量窗口內(nèi)，將測到的所有電流點取平均。舉一個例子，如果脈沖寬度是100納秒，測量窗口預設(shè)為75%到90%，則測量就會在75納秒到90納秒內(nèi)完成。之前提到測量的間隔是5納秒，那么在75納秒到90納秒之間有5個點，這5個點的電流取平均就是我們要測試的目標電流，而客戶需要定義的是這一系列脈沖信號的參數(shù)，比如脈沖寬度、上升沿下降沿的時間、脈沖的幅值和基準電壓等。

　　最后看一下作為脈沖發(fā)生器PMU可以做什么。首先PMU可以輸出一個標準的脈沖信號，其次PMU可以用一種second mode方式產(chǎn)生多階脈沖信號，最后PMU可以產(chǎn)生任意波形，可以在前兩種信號形式下進行任意量測。

　　問答選編

　　問：此測試技術(shù)的誤差一般會有多大?

　　答：誤差和測量的速度有關(guān)，假設(shè)你希望測量在100ns內(nèi)完成，精度為50uA，如果測量在1ms內(nèi)完成，則精度可以到pA量級。

　　問：能介紹一下這里所說的變革與之前的主要差異在哪里嗎?

　　答：以前的測試是用直流的SMU中的儀表進行量程的，而PMU則是用內(nèi)置的示波器和脈沖發(fā)生器完成的。

　　問：超快速IV測試的超快速反映在哪些指標上?

　　答：最快的脈沖是20ns，采樣率是200MS/S也就是5ns一個測試點。

　　問：超快速IV測試的輸出結(jié)果有幾種形式? 能和PC相連嗎?

　　答：PMU是吉時利4200-SCS的一塊插卡，你必須有一臺4200-SCS才能進行超快速IV量測。

　　問：納米管的IV特性如何進行測量?需要什么樣的儀器?

　　答：您需要一臺4200半導體測試儀，用4200內(nèi)部的SMU進行直流IV的測試，用4200內(nèi)部的CVU進行CV的量測，內(nèi)部的PMU進行超快速IV量測。

　　問：采用超快速IV測試會有什么優(yōu)勢?

　　答：采用超快速IV測試會解決在超快速測量下保持相當好的精度，在很多瞬態(tài)測試中有著尖端需求。

　　問：DDR3的測試還需要配置哪些附屬設(shè)備?

　　答：DDR3的測試通常不需要使用PMU這樣的儀器，您只需要一個脈沖發(fā)生器對DDR3進行擦寫，然后用SMU進行量測。

　　問：有車載產(chǎn)品的信號調(diào)理的實例嗎?

　　答：為進一步了解您的測試需求，我們需要了解您提到的車載產(chǎn)品的應用需求。PMU是針對半導體特性分析領(lǐng)域的產(chǎn)品，您可以進一步關(guān)注keithley精密電子市場相關(guān)的測試儀表。

　　問：超快速IV測試需要考慮器件的熱效應或熱阻的影響嗎?

　　答：我們可以提供100ns內(nèi)的IV量測，如果您的器件的自熱在100ns后才會發(fā)生，那么就能得到一組沒有自熱效應的曲線。

　　問：常規(guī)的IV特性測試和頻響測試有何異同點?

　　答：常規(guī)的IV特性是直流下的特性，也就是說SMU施加的應力會一直加載在器件上，而SMU完成量測通常要幾個毫秒，這種應力的施加會使得器件發(fā)生一些反應，而超快速IV量測則可以在ns級別完成測試。

　　問：Model4225-PMU模塊的探頭有幾種類性? 有探針的嗎?

　　答：我們針對Cascade和Suss的探針臺有兩款專門的探針組，分別是4210-MMPC-C和4210-MMPC-S。對于別的探針臺我們提供一組特別的Y-Cable，實現(xiàn)近段接地。

　　問：Model4225-PMU電壓和電流地測量精度有多高? 重復性如何?

　　答：根據(jù)不同的測量速度有不同的精度，100ns脈沖下完成的測試，精度為50uA，而1ms下的脈沖精度則可以提高到800pA

　　問：吉時利儀器超快速IV測試技術(shù)是否具有獨特創(chuàng)新優(yōu)勢?

　　答：PMU是第一個能實現(xiàn)在ns級別下進行準確IV量測的儀器，PMU將電流示波器、電壓示波器以及一個脈沖發(fā)生器整合在一個儀表內(nèi)，這樣的設(shè)計在過去是沒有的。

　　問：目前照明用LED的結(jié)溫測試多用恒流脈沖測試其正向壓降得出，請介紹一下超快速IV測試技術(shù)在這方面的應用。

　　答：LED的結(jié)溫測試是keithley的典型應用之一，PMU產(chǎn)生的是電壓脈沖，你可以關(guān)注keithley 2600系列源表，還有2651A的產(chǎn)品在LED節(jié)溫測試的應用。

　　問：超快速IV特性具體內(nèi)涵是什么? 對器件特性的了解有何好處?

　　答：如果您想測試的器件有瞬態(tài)效應，例如自發(fā)熱效應、電荷捕獲效應等，就會需要超快速IV量測了。

　　問：如何避免地線所形成的回路電流對測量的影響?

　　答：要解決接地點問題，多點共地，消除接地點的電位差，可以避免地線形成回路電流。

　　問：Model4225-PMU Ultra-Fast IV模塊和哪那些測試設(shè)備一起使用?

　　答：任何半導體器件，都可能需要直流IV、超快速IV以及CV，4200-SCS半導體參數(shù)測試儀就可以完成這三種測試。

　　問：DDR3測試主要包括哪些內(nèi)容?Model4225-PMU Ultra-Fast IV模塊能完成嗎?

　　答：DDR3并不是PMU的目標應用，通常DDR值需要脈沖發(fā)生器和SMU就可以測試了。

　　問：4200-SCS自身電源對信號采集有干擾嗎?

　　答：4200的電源是來自于建筑物的電網(wǎng)，如果電網(wǎng)的接地有問題，就有可能會對測試產(chǎn)生影響。

　　問：超快速IV特性能捕捉瞬態(tài)波形并存儲么?

　　答：可以，這是PMU的一種工作模式，也就是波形抓取。