2025-04-14
源表（Source Meter Unit,?SMU）廣泛用于半導(dǎo)體器件、材料、醫(yī)療、發(fā)光器件與光通信等行業(yè)，測(cè)量器件的伏安（I-V）特性曲線、絕緣材料的電阻值（電阻率）、電容的絕緣電阻（漏電流）、光電器件的暗電流或者L-I-V等。
源表的名稱已經(jīng)清晰的告訴我們，它包含了高精度電源輸出和測(cè)量，但它僅僅是電源和萬用表的簡單拼湊嗎？為了簡要說明這個(gè)問題，我列出了源表的以下幾個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景：
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在測(cè)量絕緣材料的電阻值（GΩ/TΩ）或二極管的反向漏電流時(shí)，通常給被測(cè)件DUT施加電壓激勵(lì)，并測(cè)量對(duì)應(yīng)的電流；
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在測(cè)量常規(guī)小電阻，或者驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管時(shí)，通常給DUT施加電流激勵(lì)，測(cè)量對(duì)應(yīng)的電壓值；
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測(cè)量電容器、鋰電池等具備儲(chǔ)能特性器件時(shí)，會(huì)對(duì)其進(jìn)行充放電的同時(shí)，連續(xù)記錄電壓和電流。
通常源表都具備電壓源Vs、電流源Is、電流表IM、電壓表VM四種功能，而且能夠任意搭配激勵(lì)源和測(cè)量功能，按照被測(cè)DUT特征選擇對(duì)應(yīng)的模式。如下圖所示：
和直流電源稱輸出端子V+、V-不同，源表SMU通常將源的輸出端子稱為High Force、Lower Force。因此，源和測(cè)量的組合有：VFIM、VFVM、IFVM、IFIM（V/I激勵(lì)F + V/I測(cè)量M）。
由電壓和電流形成的直角坐標(biāo)系中，按照電壓V的正負(fù)和電流I的正負(fù)，可以得到下圖 V/I的四個(gè)象限，大部分源表可以工作在任意的象限。
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DC直流電源— 第一象限；
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DC直流電阻負(fù)載— 第四象限；
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AC交流電源阻性負(fù)載— 第一、三象限；
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FG函數(shù)發(fā)生器— 第一、三象限。
通常源表SMU采用的都是施加恒定的直流電壓，同時(shí)進(jìn)行電流的測(cè)量。如絕緣材料高阻、電容器的絕緣電阻的測(cè)量等。
但很多被測(cè)件DUT的測(cè)量需要施加特定的激勵(lì)波形，如二極管的IV特性測(cè)量，需要在指定的電壓或電流范圍內(nèi)，逐點(diǎn)改變電壓V或電流I的值，并測(cè)量出對(duì)應(yīng)的I或V，畫出曲線；在測(cè)量VSCEL、MOSFET等激勵(lì)電流較大器件時(shí)，為避免器件特性變化甚至熔斷，也通常會(huì)采用脈沖替代直流激勵(lì)等；鋰電池的交流內(nèi)阻ACR測(cè)量，需要給電池注入特定頻率和幅度的電流正弦波；
是德科技的B2900、M9600等系列源表，內(nèi)置波形發(fā)生器功能，配合強(qiáng)大的觸發(fā)機(jī)制、可輕松實(shí)現(xiàn)直流、脈沖、掃描以及任意自定義波形激勵(lì)。
需要注意的是，源表SMU的脈沖電壓和電流最小脈沖寬度、上升/下降沿的典型指標(biāo)，以 B2900系列源表為例，可以到達(dá)10A/100uS級(jí)的電流脈沖、或210V/1mS級(jí)的電壓脈沖；而M9603A PXI高速源表可以輸出10A/10uS的電流脈沖。
源表的精度固然極高，但在脈沖激勵(lì)或IV掃描時(shí)，如果不明確被測(cè)件的特性，就很有可能測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值存在非常大的偏差。如下圖所示，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)為藍(lán)色圓圈●區(qū)域時(shí)，測(cè)量結(jié)果偏離實(shí)際響應(yīng)點(diǎn)；
再看下圖時(shí)，響應(yīng)隨機(jī)波動(dòng)或存在噪聲，需要增大測(cè)量積分時(shí)間消去波動(dòng)或噪聲影響。
因此，精確測(cè)量出被測(cè)件DUT在激勵(lì)下的電壓和電流響應(yīng)波形是非常重要，然而借助傳統(tǒng)示波器來觀察源表測(cè)量領(lǐng)域的電壓或電流波形，但由于示波器的分辨率、靈敏度、噪聲等問題，這種努力往往徒勞！
B2900、M9600等系列源表內(nèi)置采樣速率高達(dá)15MSa/s的高分辨率數(shù)字化儀，靈活的源、測(cè)量觸發(fā)機(jī)制，以及Quick IV 軟件，可以輕松定制測(cè)量的起始位置和測(cè)量窗口長短。
以上介紹了源表SMU的功能單元，包括四象限的電壓源或電流源，電壓表或電流表，脈沖或任意波形發(fā)生器，精密電壓和電流示波器，電壓或電流掃描儀等。
二極管、三極管、光電傳感器、MOS-FET等半導(dǎo)體器件或材料，由于介于絕緣體和導(dǎo)體的特性，電流范圍非常大，固定的一個(gè)量程不可能覆蓋。許多的源表SMU具備自動(dòng)量程功能，源表會(huì)依據(jù)被測(cè)信號(hào)的大小自動(dòng)改變其量程，以覆蓋超大的量程挑戰(zhàn)。最新上市的M9603A與M9615A PXI SMU源表，更是采用了專利的“無縫量程切換”技術(shù)，進(jìn)一步節(jié)省量程切換時(shí)間以及由于量程切換帶來的信號(hào)影響。
多通道源表應(yīng)用也非常的典型，是德科技提供單/雙通道臺(tái)式源表B2900，M9600?PXI源表模塊配合M9018B（18插槽機(jī)箱）搭建高達(dá)85通道源表系統(tǒng)，或者B1500半導(dǎo)體參數(shù)分析，最多支持10個(gè)模塊。
B2900B 精密源表
M9600A PXI 源表模塊
B1500A 半導(dǎo)體參數(shù)分析儀
Easy Expert內(nèi)置豐富半導(dǎo)體器件和測(cè)試項(xiàng)模型庫，讓您與最頂尖的芯片公司站在同一起跑線上，并且極短時(shí)間內(nèi)就成為半導(dǎo)體測(cè)試專家！
Easy Expert軟件支持B1500A半導(dǎo)體參數(shù)分析儀，B1505A/B1506A功率器件參數(shù)分析，B2900系列臺(tái)式源表等硬件，可安裝于外部電腦PC上，并通過第三方軟件對(duì)Easy Expert進(jìn)行控制。
Quick IV Measurement Software 軟件，操作簡單、圖形清晰，支持一鍵式I-V伏安特性掃描等，支持B2900系列臺(tái)式源表和M9600 PXI 模塊化SMU。
視頻一：
了解源表和測(cè)量應(yīng)用
?視頻二：
Quick-IV?控制軟件和PXI模塊化源表
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