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源测量单元(SMU)— 看似低调很有内涵

发布日期:2022-06-22    

所谓源测量单元(Source Measure Unit,简称SMU),顾名思义就是可编程电源和测量仪表的结合体,既可以有电源输出,又可以进行测量。随着应用领域对供给电源和测量同步性要求的不断提高,SMU在生物化学、超导材料、光电器件测试、半导体研究等领域起到了越来越大的作用。尤其是高性能的源表,可以更全面地检测器件特性,提升整个测试系统的效率,从而提高设计和生产效率。

 


 

GS820工作时序图

精度

精度是根本,高精度SMU的输出和测量精度指标通常是有很多限制条件的,比如温度范围、保证时限等。保证精度的温度范围越宽,保证时限越长,实际测试过程中的精度才越有保障。

横河GS200系列SMU的最高精度可达读数的0.001%;  

在23±5℃的温度范围时,一年的保证精度也可以达到读数的±0.016%;

在23±5℃温度范围以外时,温度系数高达±0.0008%/℃。

稳定性

稳定性是指SMU在进行长时间连续测量时,精度的变化情况。影响稳定性的因素有很多,如源表元器件的质量、零部件的磨损老化、以及使用或贮存不当等。另外,SMU的实际应用场景通常会连续测量较长时间,比如在生产线上使用时,需要连续测量24小时以上。长时间的输出和测量,会在SMU的机箱内产生并积累热量,如果散热处理不当也会对输出和测量的精度带来较大的影响。

 

 

GS200输出稳定性与其他公司产品对比

响应速度

当SMU的输出通过扫描或编程频繁进行切换时,输出的响应速度就变得尤为重要。

 

 

扫描输出例

快速的响应才能保证输出对时间的准确性,迅速而准确地达到输出值,而良好的震荡抑制能够确保电压、电流输出的稳定,避免对被测对象产生不必要的冲击。
 


 

半导体激光芯片检测实例

半导体激光器芯片检测,需要SMU输出电流驱动发光二极管,并测量光电传感器的输出电压,同时使用光谱分析仪对发光二极管的发光波长和光谱特性进行检测。

由于光电传感器产生的电压很小,需要源表具有很高的分解能力和测量精度。

同时为了避免发光二极管过热,提高检测速度,驱动电流需要以窄脉冲扫描的形式进行输出,这就对SMU的响应和测量速度提出了很高要求。这样的检测工作在生产线上可能需要连续24小时进行,SMU的稳定性也至关重要。

 

脉冲扫描曲线


 

半导体激光器芯片检测示例

YOKOGAWA的主要SMU产品

 

  • 基本精度:最高可达±0.016%

  • 温度系数:最高可达±0.0008%/℃

  • 100µs周期输出100,000点任意波形

  • 内置USB大容量存储设备

  • 高速的命令响应能力

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