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源測量單元(SMU)— 看似低調很有內涵

發布日期:2023-07-04     1465 次

所謂源測量單元(Source Measure Unit,簡稱SMU),顧名思義就是可編程電源和測量儀表的結合體,既可以有電源輸出,又可以進行測量。隨著應用領域對供給電源和測量同步性要求的不斷提高,SMU在生物化學、超導材料、光電器件測試、半導體研究等領域起到了越來越大的作用。尤其是高性能的源表,可以更全面地檢測器件特性,提升整個測試系統的效率,從而提高設計和生產效率。

 


 

GS820工作時序圖

精度

精度是根本,高精度SMU的輸出和測量精度指標通常是有很多限制條件的,比如溫度范圍、保證時限等。保證精度的溫度范圍越寬,保證時限越長,實際測試過程中的精度才越有保障。

橫河GS200系列SMU的最高精度可達讀數的0.001%;  

在23±5℃的溫度范圍時,一年的保證精度也可以達到讀數的±0.016%;

在23±5℃溫度范圍以外時,溫度系數高達±0.0008%/℃。

穩定性

穩定性是指SMU在進行長時間連續測量時,精度的變化情況。影響穩定性的因素有很多,如源表元器件的質量、零部件的磨損老化、以及使用或貯存不當等。另外,SMU的實際應用場景通常會連續測量較長時間,比如在生產線上使用時,需要連續測量24小時以上。長時間的輸出和測量,會在SMU的機箱內產生并積累熱量,如果散熱處理不當也會對輸出和測量的精度帶來較大的影響。

 

 

GS200輸出穩定性與其他公司產品對比

響應速度

當SMU的輸出通過掃描或編程頻繁進行切換時,輸出的響應速度就變得尤為重要。

 

 

掃描輸出例

快速的響應才能保證輸出對時間的準確性,迅速而準確地達到輸出值,而良好的震蕩抑制能夠確保電壓、電流輸出的穩定,避免對被測對象產生不必要的沖擊。
 


 

半導體激光芯片檢測實例

半導體激光器芯片檢測,需要SMU輸出電流驅動發光二極管,并測量光電傳感器的輸出電壓,同時使用光譜分析儀對發光二極管的發光波長和光譜特性進行檢測。

由于光電傳感器產生的電壓很小,需要源表具有很高的分解能力和測量精度。

同時為了避免發光二極管過熱,提高檢測速度,驅動電流需要以窄脈沖掃描的形式進行輸出,這就對SMU的響應和測量速度提出了很高要求。這樣的檢測工作在生產線上可能需要連續24小時進行,SMU的穩定性也至關重要。

 

脈沖掃描曲線


 

半導體激光器芯片檢測示例

YOKOGAWA的主要SMU產品

 

  • 基本精度:最高可達±0.016%

  • 溫度系數:最高可達±0.0008%/℃

  • 100µs周期輸出100,000點任意波形

  • 內置USB大容量存儲設備

  • 高速的命令響應能力

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