chroma 52400 series 高精準電源量測單元

主要特色：相容于混合式 PXI四象限輸出高精密/量測解析度(多重檔位)低雜訊輸出高速量測 (100k s/S)高輸出轉換率 (Slew Rate)可存取之量測記錄檔DIO 觸發(fā)位元硬體序列引擎-輸出可程式化可編程阻抗輸出浮接 & 護衛 (Guarding) 輸出16 組頻寬選擇主從控制模式LabView / LabWindows & C/C# API 驅動(dòng)程式軟體控制面板，chroma 52400 series 高精準電源量測單元

Applications半導體測試LED / LD 測試電池測試電晶體量測太陽(yáng)能電池測試電動(dòng)車(chē)測試航太電子測試電力電子測試感應器測試52400系列電源量測單元 ( SMU， Source Measurement Unit) 為相容于混合式 PXI 模組設計，可安裝于PXI或 PXIe機箱。52400 SMU 是一款可進(jìn)行高精密電壓/電流供應源或負載模擬，同時(shí)又可精確量測電流/電壓值之綜合高精密儀器設備。52400 系列電源量測單元具備四象限輸出功能，不單精確且具備高速量測性能。這些特性使得52400 系列適合進(jìn)行精確的參數量測，應用范圍包含 ICs、發(fā)光二極體 (LEDs)、雷射二極體 (Laser Diodes)、電晶體 (Transistors)、太陽(yáng)能電池 (Solar cells)、鋰電池 (Batteries) 以及其他半導體元件。為符合各種量測條件，52400系列電源量測單元提供16段頻寬控制供使用者選擇穩定的控制回路。多重檔位加上18-bit DAC/ADC 提供佳程式、量測解析度，取樣頻率 (Sampling Rate) 達到100k s/S，特殊可編程輸出阻抗可提供使用者設定電池內部串聯(lián)電阻，此特性讓52400 系列電源量測單元成為理想的電池模擬器。標準6線(xiàn)式 (±force, ±sense 與 ±guards ) 接線(xiàn)，專(zhuān)門(mén)針對行動(dòng)裝置 IC 與感應器測試等類(lèi)型之低電流量測應用，可防止任何泄漏電流 (Leakage Current) ，并降低量測時(shí)間 (Settling Time)， 大幅提高量測精度及速度。52400 系列電源量測單元內建硬體時(shí)序引擎， 使用時(shí)序 (deterministic timing) 控制每個(gè)電源量測單元，即使未與電腦連接使用，量測程序仍可正常執行；時(shí)序引擎內建 32k 讀值儲存記憶體，可同步化進(jìn)行數個(gè)模組卡片的量測程序，并確保無(wú)任何輸出及量測之時(shí)間延遲。52400 系列電源量測單元提供 C/C# 與 LabView /LabWindows 應用程式介面 (APIs) 及軟體控制面板，加上模組卡背面的接頭，相容于PXI 與 PXIe機箱，提供客戶(hù)工業(yè)標準規格 PXI 或 PXIe 進(jìn)行系統整合，執行各種測試應用。四象限輸出52400 系列電源量測單元皆設計為四象限輸出操作 (Four-Quadrant operation) ，可供應電壓/電流源或模擬負載 (Load Simulation)，當模擬負載時(shí)[Sink Mode ; II、Ⅳ 象限]，PXI機箱對于每個(gè)插槽有 20W的標準散熱限制，而對高功率模組，此散熱限制則會(huì )造成不對稱(chēng)之象限輸出范圍。下列圖示分別為52400系列 電源量測單元四象限輸出圖示:FOUR QUADRANT OPERATION 控制頻寬選擇為縮短測試時(shí)間，52400 系列電源量測單元皆設計為快速反 應、高速電壓與電流輸出。然而，待測物 (DUT) 的阻抗、治 具或電源線(xiàn)都有可能成為整個(gè)控制回路在電壓或電流輸出模 式下不穩定的潛在因素。一個(gè)不穩定的控制回路可能造成過(guò) 飽和震蕩，甚至損壞待測物。因此，使用者可能需要在測試 治具中增加電容器，讓系統重新獲得穩定。52400系列電源量測單元提供使用者 16 個(gè)控制頻寬選擇，此 功能可免去對待測物的控制電路增加電容之困擾。此設定可 做為測試程式參數的一部分，頻寬選項的選擇也可隨待測物 做相對改變。 SMU Output Waveform under Different Control Scene 硬體時(shí)序引擎52400系列電源量測單元硬體序列引擎是一功能強大工具，此工具 可以預先設定程式指令，讓儀器按步驟執行指令，即使未與電腦連 接使用，量測程序仍可執行，同時(shí)確保輸出及量測上無(wú)任何時(shí)間延 遲。以半導體測試為例，量測速度與時(shí)序控制非常重要，此時(shí)使用 時(shí)序引擎功能即可達到佳測試效能。此模式中，一旦儀器接收到觸發(fā)訊號，硬體將逐行執行在時(shí)序表中 的指令，右圖為軟體控制面板中之時(shí)序引擎設定螢幕畫(huà)面。chroma 52400 series 高精準電源量測單元

低電流量測技術(shù)護衛輸出 (Guarding) 的應用在低電流 (< 奈安) 量測時(shí)是一項很重要的技術(shù)。護衛輸出可以避免漏電流的問(wèn)題，并降低量測穩定時(shí)間，此輸出可保 持與主輸出 (Force) 為同電位，如此在護衛輸出與主輸出間不會(huì )有電流產(chǎn)生。護衛輸出同時(shí)也消除了電源量測單元與待測體之間導線(xiàn)的電容，使得 量測變得快速且精準。GUARDING FOR LOW CURRENT APPLICATION 主從控制模式52400 系列電源量測單元支援主從輸出模式 (Master/Slave operation) ， 在供電壓-測電流 (FVMI) 模式下，需要較高電流時(shí)，可發(fā)揮佳彈性化 應用，為達到模組間電流共享目的，52400 系列電源量測單元可支援 類(lèi)似型號的通道并聯(lián)，形成較高電流/功率輸出。電流共享是將其中一通道在供電壓-測電流 (FVMI) 模式下設為主控單元 (Master)，其他通道則需設為供電流-測電壓 (FIMV) 模式，主控單元的 輸出電壓值設為量測應用需要的電壓值，而其電流值為其他單元在供 電流-測電壓模式下之設定電流。右圖為在主從控制控模式下，單元并聯(lián) 方式的示意圖。 MASTER/SLAVE OPERATION 軟體控制面板當52400 系列電源量測單元標準配件中提供軟體控制面板 (Soft Front Panel) 讓使用者執行驗證測試與除錯功能。此軟體控制面 板具有圖形使用者介面 (GUI)，方便使用者設定輸出模式、范圍 與輸出值；同時(shí)，量測到的電壓或電流讀值將顯示在畫(huà)面上供使 用者讀取，52400 系列軟體控制面板亦可同時(shí)控制兩個(gè)通道的輸 出與量測值。52400 系列軟體控制面板同時(shí)包含硬體序列引擎的設定功能，在 上一頁(yè)中有詳述，使用者可儲存多個(gè)預先定義好的程式指令于電 腦中，日后即可依照這些程式指令做為多種變化的測試應用。 VERSATILE SOFT FRONT PANEL 應用范例半導體測試應用中的電池模擬裝置電源 (Device Power Supply; DPS) 可提供電壓用以驅動(dòng)半導體 IC。隨著(zhù)行動(dòng)通訊的普及，裝置電源可以來(lái)自 AC/DC 配接器或鋰電池，測試電源 管理裝置需要動(dòng)態(tài)范圍，不論ICs 的峰值電流或微小電流，52400 系列電源量測單元均可在各種情況下，精準的提供或量測電流，因此，在輸 入電流動(dòng)態(tài)范圍下，不僅需要快速，同時(shí)更需要精確的量測。為符合此需求，52400 系列電源量測單元提供了10 個(gè)電流量測 檔位，以及 100k s/S 的取樣頻率，確保瞬間 (burst) 電流及穩態(tài) (quasi-state) 電流高速且精確之量測。電池模擬應用中，52400 系列電源量測單元提供的阻抗特性，可 產(chǎn)生真實(shí)電池應用中由電池內部的阻抗所造成的電壓瞬時(shí)跌落 (Voltage Dip)。當待測物 (DUT) 被量測的電壓值呈現階梯波的輸出 形式，此現象是明顯的證據。 DPS & Battery Simulation for Semiconductor Test電晶體量測I-V (電流-電壓) 特性曲線(xiàn)可做為場(chǎng)效電晶體量測的關(guān)鍵性指標。 I-V 特性曲線(xiàn)的量測包括閘極泄漏 (Gate leakage)、崩潰電壓 ( Breakdown voltage) 與汲極電流 (Drain current) 等。為確保正確 的量測結果，各項量測參數需同時(shí)取得， 透過(guò)52400系列電源量 測單元同步量測功能，可供使用者快速且精確量測到這些重要參 數。如右圖所示，52400 系列電源量測單元通道 1 的輸出端 Force Hi (+Force) 連接到 MOSFET 的閘極，電源量測單元通道 2 的輸出端 +Force 則連接到 MOSFET 的汲極。MOSFET 的源極則與電源量測 單元通道 1 與通道 2 的 Force Lo (-Force) 端點(diǎn)連接。改變各通道 之電流與電壓的輸出值，即可掃描繪出待測物之各項 I-V 特性曲 線(xiàn)圖。發(fā)光二極體/雷射二極體量測諸如發(fā)光二極體 (LED) 或雷射二極體 (Laser Diode) 等之發(fā)光元件，需要電流/電壓源、負載、光功率量測，當執行 LIV (Light-Current-Voltage) 參數量 測與量測二極體的反向特性，52400 系列電源量測單元可程式化為電流源模式，用以驅動(dòng)待測物，進(jìn)行正向特性量測，也可設成電壓源模式，進(jìn) 行反向特性量測。進(jìn)行光輸出功率量測時(shí)需要另一電源量測單元通道。光電二極體 (Photo Diode) 通常用來(lái)當作光輸出功率的感應接收器，光功率與光 電二極體的短路電流 (Short Circuit Current) 成正比關(guān)系，若無(wú)法加 偏壓至光電二極體使其成為零伏，量測精確度將受影響， 因為正向 偏壓會(huì )讓光二極體產(chǎn)生較高溫度，此影響更甚于短路電流；52400 系列另一重要特性在于可以偏壓至負電壓以補償導線(xiàn)所造成的電壓 降，相較于使用分流電阻進(jìn)行電流量測造成偏壓，52400 系列電源 量測單元可確保量測到光電二極體之真實(shí)短路電流。52400 系列電源量測單元雙輸入通道設計及同步量測功能可取得所 有量測參數，如有多個(gè)待測物需同時(shí)進(jìn)行平行測試，52400 系列電 源量測單元之小型 PXI 設計可提供高之通道密度。 Typical LIV test setup for LEDLED/Laser Diode Test 太陽(yáng)能電池量測太陽(yáng)能電池的基本結構仍屬二極體結構，因此 I-V 特性曲線(xiàn)是其關(guān)鍵特性。利用照光時(shí)的I-V特性曲線(xiàn)，可用來(lái)導出許多重要的太陽(yáng)能電池的參 數，反向電壓可用來(lái)進(jìn)行反向太陽(yáng)能電池性能的測試，不同于一般二極體的測試，分流電阻 (Shunt Resistor) 與串聯(lián)電阻是太陽(yáng)能電池的重要性能 指數。52400 系列電源量測單元具有可操作于照光時(shí)的正向偏壓負載及反向偏壓輸出特性， 此四象限輸出特性使得電源量測單元成為理想的太陽(yáng)能電池 測試儀器。一般太陽(yáng)光模擬器之輻射光強會(huì )有瞬態(tài)的不穩定，使用輻射光監視器 (Irradiance Monitor) 連接 52400 系列電源量測單元的單一通道，依照 IEC-60904-1 所定義方式來(lái)修正太陽(yáng)能電池的光電流讀值至 1 sun (100mW/m2) 標準光強狀態(tài)，透過(guò)電源量測單元提供電壓與電流，進(jìn)行在同一通道 內與跨通道間的同步量測，可取得精準可靠之測試結果。

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