超快速IV測試技術-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有一個內部的脈沖發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生電壓變化時就會產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，所謂脈沖IV就是根據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定的測量窗口內，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，測量窗口預設為75%到90%，則測量就會在75納秒到90納秒內完成。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，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方式產生多階脈沖信號，最后PMU可以產生任意波形，可以在前兩種信號形式下進行任意量測。

　　問答選編

　　問：此測試技術的誤差一般會有多大?

　　答：誤差和測量的速度有關，假設你希望測量在100ns內完成，精度為50uA，如果測量在1ms內完成，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則是用內置的示波器和脈沖發生器完成的。

　　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內部的SMU進行直流IV的測試，用4200內部的CVU進行CV的量測，內部的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，在很多瞬態測試中有著尖端需求。

　　問：DDR3的測試還需要配置哪些附屬設備?

　　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生器對DDR3進行擦寫，然后用SMU進行量測。

　　問：有車載產品的信號調理的實例嗎?

　　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品的應用需求。PMU是針對半導體特性分析領域的產品，您可以進一步關注keithley精密電子市場相關的測試儀表。

　　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內的IV量測，如果您的器件的自熱在100ns后才會發生，那么就能得到一組沒有自熱效應的曲線。

　　問：常規的IV特性測試和頻響測試有何異同點?

　　答：常規的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測試技術是否具有獨特創新優勢?

　　答：PMU是第一個能實現在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生器整合在一個儀表內，這樣的設計在過去是沒有的。

　　問：目前照明用LED的結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測試技術在這方面的應用。

　　答：LED的結溫測試是keithley的典型應用之一，PMU產生的是電壓脈沖，你可以關注keithley 2600系列源表，還有2651A的產品在LED節溫測試的應用。

　　問：超快速IV特性具體內涵是什么? 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效應，例如自發熱效應、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半導體參數測試儀就可以完成這三種測試。

　　問：DDR3測試主要包括哪些內容?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，如果電網的接地有問題，就有可能會對測試產生影響。

　　問：超快速IV特性能捕捉瞬態波形并存儲么?

　　答：可以，這是PMU的一種工作模式，也就是波形抓取。