提起源表 SMU,多數人腦海里浮現的都是實驗室里精密的測試場景:半導體器件的 I-V 特性測量、絕緣材料的高阻檢測、鋰電池的充放電監測…… 它是集四象限電壓源、電流源、電壓表、電流表于一體的硬核測試工具,憑借超高的測量分辨率和多功能集成優勢,成為電子、半導體等領域工程師的 “標配武器”。
但你能想到嗎?這臺專司精密測試的儀器,還能解鎖 “電子畫筆” 的隱藏身份,用定制化的特殊波形,畫出軟萌可愛的小兔子。當精準的電信號遇上天馬行空的創意,硬核技術與治愈萌物的碰撞,會擦出怎樣的火花?一起看下去吧!
一
基本參數測試及測試設備

參數測試的主要測量資源是源表SMU。源表SMU能同時提供和測量電壓或電流。
下圖顯示簡化的源表SMU等效電路:

由于源表SMU 必須測量非常低的電流 (1fA 或更低),它們總是使用三軸輸出。
二
源表類型
有多種不同類型的源表SMU。
最常見的源表是中功率源表SMU (MPSMU); 顧名思義這種 SMU 能提供中等大小的電壓和電流 (±100 V和 ±100 mA)和低至10 fA 的電流測量分辨率。
高分辨率源表SMU (HRSMU) 適用于精密測量,它有與 MPSMU 相同的電壓和電流能力,但電流測量分辨率可達到 1fA,甚至更低,電壓測量分辨率則能達到 0.5 μV。
高功率源表SMU (HPSMU) 適用于要求超過MPSMU 或 HRSMU 可供電流或電壓的應用; 這種 SMU 能提供達 ±1A 的電流和±200 V 的電壓,并有與 MPSMU 相似的測量分辨率。
三
利用源表輸出復雜特定波形
源表能產生任意波形和圖形
通常源表(SMU)采用的都是直流電源,如絕緣材料高阻、電容器的絕緣電阻的測量,施加的實際恒定的直流電壓下,進行電流的測量,而微弱信號,小電阻測量時,通常施加恒定的直流電流,進行電壓測量。
然而,很多被測件DUT的測量需要施加特定的激勵波形、如二極管的IV特性測量,需要在指定的電壓或電流范圍內,逐點改變電壓 V 或電流 I 的值,并測量出對應的I或V,畫出曲線;在測量VSCEL、MOSFET等激勵電流較大器件時,為避免器件特性變化甚至熔斷,也通常會采用脈沖替代直流激勵等; 鋰電池的交流內阻 ACR測量,需要給電池注入特定頻率和幅度的電流正弦波。
四
源表(SMU)三種產生激勵波形的方法
1)脈沖,線性掃描

此功能可以通過儀器前面板(B2900,PZ2100A系列)直接設置,也可以通過軟件編輯輸出
2)簡單的內置波形


一些簡單的波形,可以通過軟件內置的波形模板,設置幾個關鍵參數即可得到
3)List模式
通過list模式支持逐點編輯信號波形,也支持通過其他儀器獲取的波形文件(csv)復制導入
設置路徑:Sweep->List->Copied data


QuickIV的圖形化顯示界面可以直觀清晰的對測量結果以波形形式顯示,而且通過設置坐標軸的參考值,我們可以看到不同的信號,不同的通道之間的關聯性。
五
源表畫只小兔子
那多個通道去進行波形編輯,會產生什么意想不到的波形呢?讓我們畫只小兔子吧
步驟一:以兩個通道的數值來作為坐標點,利用List模式分別對兩個通道進行描點,并修改圖形化界面坐標軸參數為CH1=X,CH2=Y


步驟二:通過修改圖形設置參數以及調整坐標軸刻度,我們還可以改變兔子的顏色以及“身材管理”




小兔子畫好啦,不知道各位工程師還喜歡嗎?
敲黑板劃重點
利用源表輸出復雜特定波形有以下幾種方式:
脈沖,線性掃描波形
簡單內置波形(sine,log seep等)
List模式
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