使用長(zhǎng)電纜或電容夾頭的測(cè)試設(shè)置會(huì)增加測(cè)試儀器輸出的電容，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確或不穩(wěn)定。當(dāng)輸出或掃描直流電壓并測(cè)量異常靈敏的低電流時(shí)，能觀察到這種效應(yīng)。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，泰克為吉時(shí)利4200A-SCS參數(shù)分析儀引入了兩個(gè)新的源測(cè)量單元（SMU）模塊，即使在測(cè)試連接電容較高的應(yīng)用中，該模塊也可以進(jìn)行穩(wěn)定的低電流測(cè)量。
節(jié)能的要求越來(lái)越高，這就需要越來(lái)越低的電流，這是一個(gè)日益嚴(yán)峻的測(cè)量挑戰(zhàn)，如測(cè)試智能手機(jī)或平板電腦的大型LCD面板。高電容測(cè)試連接可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的應(yīng)用，還包括：探卡上的納米FET I-V測(cè)量，使用長(zhǎng)電纜的MOSFET的傳輸特性，開關(guān)矩陣的FET測(cè)試以及電容泄漏測(cè)量。
支持1000倍以上的電容
與其他靈敏SMU相比，新的吉時(shí)利4201中功率SMU和4211高功率SMU（帶有可選的4200-PA前置放大器）提升了最大負(fù)載電容。在最低支持電流范圍內(nèi)，4201-SMU和4211-SMU可以提供和測(cè)量的系統(tǒng)電容是目前SMU容量的1000倍。例如，如果電流在1至100pA之間，則新的吉時(shí)利模塊可以處理高達(dá)1μF（微法拉）的負(fù)載。相比之下，在不降低測(cè)量精度的情況下，同類產(chǎn)品的最大負(fù)載電容在該電流水平上的承受能力僅為1,000pF。
對(duì)于面臨這些問(wèn)題的客戶，新模塊是很寶貴的補(bǔ)充，不僅節(jié)省排除故障的時(shí)間，還可以節(jié)省開支。當(dāng)測(cè)試工程師或研究人員發(fā)現(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤時(shí)，他們首先需要追蹤其來(lái)源。這本身可能需要花費(fèi)大量時(shí)間，并且他們還需要先探索許多可能的原因，然后才能縮小范圍。一旦發(fā)現(xiàn)原因是系統(tǒng)電容，就必須調(diào)整測(cè)試參數(shù)，電纜長(zhǎng)度，甚至重新安排測(cè)試設(shè)置。這不是理想選擇。
實(shí)際中，新的SMU模塊是如何工作的呢？讓我們來(lái)看一下平板顯示器測(cè)試過(guò)程中和納米FET研究中的幾個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用。
示例1：平板顯示器上的OLED像素驅(qū)動(dòng)器電路
OLED像素驅(qū)動(dòng)器電路印刷在平板顯示器上的OLED器件旁邊。通常，它們的直流特性是通過(guò)將SMU開關(guān)矩陣連接起來(lái)，然后使用12-16m長(zhǎng)的三軸電纜連接到LCD探針臺(tái)上來(lái)測(cè)量的。
由于需要連接很長(zhǎng)的電纜。因此，測(cè)試中經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定的低電流。這種不穩(wěn)定性在OLED驅(qū)動(dòng)電路的飽和曲線(橙色曲線)和線性曲線(藍(lán)色曲線)中很明顯，當(dāng)使用傳統(tǒng)SMU連接DUT進(jìn)行測(cè)量時(shí)，結(jié)果如下圖所示。
使用傳統(tǒng)SMU測(cè)量的OLED的飽和度和線性I-V曲線
但是，當(dāng)在DUT的漏極端子上使用4211-SMU重復(fù)進(jìn)行這些I-V測(cè)量時(shí)，I-V曲線將保持穩(wěn)定，如下所示。問(wèn)題解決了。
使用新型4211-SMU測(cè)量的OLED的飽和度和線性I-V曲線
示例2：具有公共柵極和探卡電容的納米FET
納米FET和2D FET測(cè)試時(shí)器件的一個(gè)端子通過(guò)探針臺(tái)的卡盤與SMU連接。卡盤的電容可能高達(dá)幾個(gè)納米級(jí)，在某些情況下，有必要使用卡盤頂部的導(dǎo)電墊與柵極接觸。同時(shí)，同軸電纜也會(huì)增加額外的電容。
為了評(píng)估新的SMU模塊，將兩個(gè)傳統(tǒng)的SMU連接到2D FET的柵極和漏極，從而產(chǎn)生下面的嘈雜的Id-Vg磁滯曲線。
使用傳統(tǒng)SMU測(cè)量的2D FET的噪聲Id-Vg磁滯曲線
但是，當(dāng)兩個(gè)4211-SMU連接到同一設(shè)備的柵極和漏極時(shí)，產(chǎn)生的磁滯曲線平滑且穩(wěn)定，如下所示，這解決了研究人員可能需要克服的主要障礙。
用兩個(gè)4211-SMU測(cè)量的平滑且穩(wěn)定的Id-Vg磁滯曲線
