O medidor de fonte digital (SMU) é um instrumento de precisão que combina a saída de tensão / corrente (Fonte) e medição de alta precisão (Medição), amplamente utilizado em áreas como análise de propriedades de dispositivos semicondutores e testes de desempenho elétrico de materiais. Suas principais vantagens são:

- Capacidade de alimentação bidirecional: pode trabalhar como fonte de tensão constante (CV), fonte de corrente constante (CC), fonte de potência constante (CP);

- Função de captura sincronizada: registro em tempo real dos dados de resposta do sinal aplicado e do objeto de medição;

- Comutação automática multidimensional: suporta a faixa dinâmica de correntes fracas de nível pA a correntes grandes de vários amperes;

Modo de operação de quatro quadrantes: pode produzir energia elétrica e absorver energia inversa (por exemplo, simulação de carga e descarga da bateria).

A arquitetura típica inclui um amplificador de transistor bipolar, um sistema de controle de feedback e um módulo de conversão ADC/DAC de 24 bits para estabilidade de saída subppm através de algoritmos PID de ciclo fechado.

Processo operacional básico

Especificações de conexão de hardware

Antes da ligação, certifique-se de que a peça a ser testada está desconectada e selecione a porta adequada de acordo com o tipo de sinal: no modo de alta tensão, a interface HV+/GND é usada, a medição de microcorrente é feita com o terminal SMU SENSE e o teste de pulso é conectado ao canal de E/S PULSE. Aplicações de alta frequência exigem uma camada de blindagem de cabo coaxial e uma topologia de estrela de ponto único para evitar interferências no circuito terrestre. Quando a operação de alta potência deve ser adicionada a placa de aquecimento, a temperatura ambiente é superior a 40 ° C para permitir o resfriamento a ar forçado.

2. Configuração da interface do software

As interfaces de software dos modelos principais são geralmente divididas em três áreas principais: a área de configuração de parâmetros é usada para definir o padrão de saída, o alcance e os valores limite; O editor de formas de onda cria incentivos complexos como DC, pulsos, sequências de varredura; O painel de exibição de dados apresenta sincronicamente curvas I-V, respostas transitórias e histogramas estatísticos. Por exemplo, ao medir as propriedades de voltante do diodo, o assistente pode definir gradualmente a tensão inicial, a tensão de terminação, o incremento de passo e o tempo de atraso para gerar uma curva de propriedade completa.

Análise em profundidade de parâmetros-chave

- Limite máximo permitido de tensão / corrente, excedendo essa faixa, acionará o mecanismo de proteção, recomendado para 1% ~ 5% do alcance total.

- O tempo integral de amostragem do ADC afeta a resolução e a velocidade, o tempo muito curto pode levar a um aumento do ruído.

- A janela de observação eficaz para cada leitura deve satisfazer TMR≥3×τ (circuito RC), caso contrário, o estado estável não atingido causará desvio de medição.

O tempo de espera após a aplicação do sinal deve ser maior do que o tempo de aumento do sinal e 5 vezes a constante do tempo, para evitar a introdução de erros de processo de transição.

- Eliminar a frequência de calibração de deslocamento de ponto zero, o erro acumulado no estado de desligamento pode atingir o nível μV, recomenda-se ativar conforme necessário.

Para amostras de alta obstrução (> GΩ), o método de conexão triaxial é possível, com condutores centrais ligados à entrada SMU HiREL, uma rede tecida externa ligada à terra e uma combinação de tecnologia de compensação de viés para eliminar os efeitos parasitários do capacitor.

Técnicas de aplicação avançadas

1. Programa de teste de micronanodispositivos

Para dispositivos de impedância ultra alta (> TΩ) como tubos de efeito de campo de grafeno (GFET), uma estratégia de varredura segmentada é necessária: primeiro varredura grosseira para localizar o ponto de ruptura e depois varredura detalhada para obter dados da área sub-limiar. Ao mesmo tempo, a tecnologia de blindagem Guard Ring reduz o fluxo de vazamento superficial para o nível fA.

2. Simulação de carga dinâmica

Quando as condições de arranque e parada do veículo são simuladas em testes de células de combustível, os grandes choques de corrente em intervalos de estacionamento aleatórios e momentos de arranque podem ser programados para a coleta sincronizada de espectrogramas EIS para avaliar as mudanças de impedância.

Matriz de diagnóstico anormal

Priorizar quando ocorrerem resultados não esperados: mau contacto ou interferência eletromagnética podem ser verificados por meio de osciloscópios observando picos de ruído; O envelhecimento da resistência de ganho ou a saturação de entrega requer a injeção de contraste de sinal padrão conhecido; A deriva térmica não compensada ou o ponto de solda virtual pode ser testado em termostato; A falta de resposta em baixa tensão pode ser condução de diodo de proteção ou fusão de seguro, exigindo que a integridade do canal seja detectada com um multimetro.

Manutenção diária

Verifique diariamente se o ventilador está funcionando corretamente e limpe as cinzas da rede à prova de poeira; Verifique a confiabilidade da conexão Kelvin semanalmente e faça backup do perfil; Atualizar a versão do firmware mensalmente e executar procedimentos de auto-verificação; Troque o secador anualmente e limpe profundamente o codificador óptico. Estabeleça procedimentos operacionais padronizados (SOP), participe regularmente de certificações de treinamento de fornecedores e acumule experiência em combinação com casos reais. Para tarefas de medição complexas, o método de depuração "progressivo de três níveis" pode ser usado: ① verificação preliminar de conectividade→ParaPara Para Para caracterização de parâmetros estáticos→ParaPara Para Para Para Para Para a análise dinâmica do comportamento dinâmico, aproximando-se gradualmente do limite de desempenho do dispositivo em condições reais de trabalho.