从研发到生产——准确测试的解决之道(图)(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-01 原文发表时间:2007-07-02 人气:1

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　　不同的测试场合使用相同的测试仪器，然后找出误差来源并将其减至最小，可以提高测试精度。限制分辨率的主要因素取决于测量电路中的总噪声。某些噪声来自于DUT，某些来自于互连线，还有一些来自于测量仪器。内置信号源的测量仪器特点　　SMU（source-measurement unit，源测量单元）具有可编程的特性，其中包含了由微处理器控制的双极性电压和电流源，某些SMU还提供了高达1kW幅度的脉冲模式。这类SMU能够提供系列的电压源，并测量相应的电流，将测量数据存储到存储器中直到I-V扫描结束。然后，可以将数据下载到PC中进行处理。　　选择合适的SMU需要考虑以下几点：测量灵敏度、精度/可重复性、速度、可编程硬件/固件特性、软件/数据处理能力。灵敏度、精度和重复性　　SMU能够同时提供并测量电压和电流，范围从μA量级或fA量级到1000V或10A。根据所选择的信号源与量程，SMU的精度和可重现性大约在 0.025％～0.10％之间。如果由于高电流而在连接线上产生了较大的压降，可以利用SMU的四线测量功能（在“Sense HI”和“Sense LO”之间测量或控制电压）来提高精度。某些SMU的固有噪声电平低达0.4fAp-p，它们的保护电路（如图2所示）可以容忍电缆和夹具上的杂散漏流造成的测量误差。当DUT的反偏漏流必须小于某个预定阈值的时候，较高的灵敏度和精度对于生产测试是尤其重要的。对SMU进行编程，使其钳位限制低于可接受的漏电流值，就可以实现快速的“通过/禁止-通过”测试。速度/吞吐率　　生产上选择SMU应该具备某些能够加快测试速度的特性。这些特性包括：数字I/O接口可以使用户将该设备直接连接到器件机械手上实现某些基本的控制功能。SMU和其他测试设备之间的硬连线触发式链路能够减少外部总线的流量。合适的触发同步机制能够确保从信号源产生信号到DUT响应测量之间有足够的建立时间，但是要保持这一时间为最小值，以达到尽可能高的吞吐率。可编程硬件/固件特性　　很多SMU都具有程序存储器（也称为源存储表），能够存储整个测试序列以便用户调用。这一特征减少了总线流量，因为PC只需要发送一到两条命令给SMU，启动某个测试序列即可。利用SMU的数据缓冲可使测量速度达到每秒2000次读操作。实际的速度取决于信号合成周期，这也是可编程的，以减少测试环境造成的交流周期噪声。例如，大小仅为0.01PLC（60Hz下，0.01PLC =16.7μs）的A/D合成周期可以提供约4位半的测量分辨率，可以在最大测量速度下进行生产测试。更长的A/D合成周期可以得到最大的测量分辨率，用于测量最精确的设备指标。软件/数据处理　　SMU制造商提供的软件能够增加测试仪器的功能。例如，Keithley提供的LabTracer软件（如图1所示）能够控制四个SMU进行波形记录。该工具包相比传统的波形记录仪具有多种优势：　　* 灵活控制多个系列的SMU，表现多种设备的特性；* 每个波形记录通道拥有各自独立设定的测量参数；
　　* 该软件支持多种标准的测试任务，包括记录晶体管的波形以及记录四端器件的电气特性；
　　* 集成了无软盘的数据采集、分析和存储功能；数据可以直接导出到电子表格中。将多功能的SMU与PC控制器相连可以非常经济地完成多种测量任务，能够以高度的相关性实现精确的测量。

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