В настоящее время для диагностики и тестирования микроэлектроники с малым уровнем потребления мощности требуются источники тока сверхнизкого уровня. Задающий сигнал сверхнизкого уровня вызывает сверхнизкий уровень отклика, что затрудняет получение результатов измерения. Однако у этой проблемы есть простое решение от компании Keithley (Tektronix). Для выполнения этой задачи можно применять комбинированное измерение с помощью приборов Keithley 6220 и нановольтметра Keithley 2182A.
Источник постоянного тока Keithley 6220 прост в использовании и имеет исключительно низкий уровень шума
Keithley 6220 — источник постоянного тока с низким уровнем шума
Источник постоянного тока Keithley 6220 прост в использовании и имеет исключительно низкий уровень шума. Благодаря высокой точности источника и встроенным функциям управления Keithley 6220 является оптимальным решением для таких приложений, как измерения на основе эффекта Холла, измерения сопротивлений с помощью дельта метода, импульсные измерения, дифференциальные измерения проводимости.
| Функциональные особенности | Преимущество |
|---|---|
| Выходной импеданс 10 14 Ω | Обеспечивает стабильный ток в нагрузках с широким диапазоном значений |
| Длина записи 65000 точек | Позволяет выполнять развертку полного тестового тока непосредственно из текущего источника. |
| Точное соответствие заявленного выходного напряжения в диапазоне от 0.1 В до 105 В с шагом 10 мВ | Предотвращает возможность выхода из строя прибора из-за перенапряжения |
| Перенастраиваемая конфигурация триаксиального выхода | Упрощает соответствие требований по защите тестируемых устройств |
Измерение дифференциальной проводимости полупроводников.
Измерение дифференциальной проводимости является одной из важнейших операций при производстве нелинейных туннельных, а также низкотемпературных полупроводниковых приборов. Математически дифференциальная проводимость полупроводникового прибора является производной от графика вольтамперной характеристики. Наиболее оптимальным решением в индустрии для данного вида измерений является комбинированное использование источника тока Keithley 6220 и нановольтметра Keithley 2182A. Система для измерения, на основе приборов Keithley 6220 и Keithley 2182A позволяет получать точные результаты за один проход, а не за счет усреднения многократных измерений. Тем самым экономится время и уменьшается количество ошибочных измерений. Система проста в использовании, потому что действует как единый прибор. А простота и надежность подключений устраняют проблемы с изоляцией и шумами.
Измерение дельта методом
Дельта метод — это оригинальный метод измерений, разработанный компанией Keithley, для малошумящих измерений, основанный на использовании нановольтметра Keithley 2182A и внешнего источника тока с системой запуска. Принцип дельта метода заключается в следующем: автоматически запускается источник тока с чередованием полярности сигнала, а затем нановольтметр считывает результат измерения на каждой смене полярности. Этот метод игнорирует постоянную составляющую термоэлектрического смещения, обеспечивая результаты отражающие истинное значение напряжения.
Рис.1 Измерение параметров полупроводникового прибора дельта-методом
Аналогичная техника измерений была включена в режиме измерения дельта методом с помощью нановольтметра Keithley 2182A и источника тока Keithley 6220. При этом его реализация была значительно улучшена, а работа с приборами стала заметно удобнее и проще. С помощью дельта метода можно компенсировать термоэлектрическое смещение, дрейф во времени, а результаты измерений получаются в два раза быстрее, чем обычным способом. Нановольтметр управляется с панели источника тока, что дает возможность настраивать прибор для измерений двумя нажатиями кнопок. Более высокая скорость считывания уменьшает время измерения, при этом обеспечивается напряжение шумов не более 1 нВ.
Сравнение источника тока Keithley 6220 с самодельными источниками тока
Известны случаи, когда разработчики и инженеры используют вместо серийно выпускаемого источника тока, источник напряжения и магазин сопротивлений. Этот способ получения источника тока имеет ряд недостатков:
- Самодельный источник тока не имеет согласования по напряжению.
Изменение выходного тока требует изменения выходного напряжения. Для чувствительных приборов, например, оптоэлектроники, это критично. Для них напряжение не должно превышать 1-2 вольта. К тому же часть напряжения падает на самом тестируемом приборе, что ведет к ухудшению стабильности подаваемого тока. - Выходной ток самодельного источника тока может быть непредсказуем.
Тестируемое устройство имеет внутреннее сопротивление, и с магазином сопротивлений, который «превращает» источник напряжения в источник тока, образует делитель напряжения. Если сопротивление тестируемого устройства известно и не меняется во время испытаний, результат измерений может быть вполне приемлемым. Но чаще всего внутреннее сопротивление изменяется во время испытательного процесса, тем самым достоверность результатов измерений становится низкой. Введение же дополнительных приспособлений для отслеживания изменений уровня тока не только усложняют «упрощенную конструкцию», но и делают ее дороже, сводя на нет все возможные преимущества самодельного измерительного прибора.
Вывод
Keithley 6220 является оптимальным решением для широкого спектра задач, где требуется программируемый высокостабильный малошумящий источник токов низкого уровня: от исследований и разработок до производства и тестирования готовой продукции.
