PMU工作模式 - 超快速IV測試技術-半導體器件特性測試的變革

PMU工作模式

　　PMU有三種基本的工作模式，分別是脈沖IV、瞬態IV和脈沖信號輸出。脈沖IV指的是用PMU模仿SMU的工作模式，即DC like的測試，PMU可以和SMU一樣進行電壓掃描，多個PMU也可以進行組合掃描，當然和SMU不同的是PMU輸出的激勵信號不是直流的電壓偏置，而是一系列的脈沖信號;之前提到的脈沖掃描是脈沖的幅值和基準電壓的掃描。另外一種有趣的模式是瞬態IV，我們更愿意稱之為波形抓取功能，有人會以為是一個示波器，它是像示波器一樣工作，不同的是PMU有一個內部的脈沖發生器給器件提供激勵。另外PMU不僅能夠測量電壓波形，也能夠直接測量電流波形，因為PMU內置的是一個電流示波器加一個電壓示波器。最后，PMU不需要測量的時候可以輸出更加復雜的波形，例如三角波、鋸齒波、正玄波、白噪聲波等，PMU也可以當成一個任意波形發生器來使用。

　　看一個波形抓取時機的例子，用一個PMU測試一個場效應管，PMU的通道1連接到場效應管的gate，通道2連接到場效應管的dran，通道1和通道2同時向場效應管打出一個脈沖信號，當VG和VD的脈沖到達場效應管后，就會激勵出ID和IG的脈沖。我們用兩個通道的電壓和電流示波器來抓取這四個脈沖信號，IG的脈沖波形有一個明顯的凸起，可以猜測一下這是由于什么原因造成的。我們知道在一個電容器的兩端發生電壓變化時就會產生充電或放電的電流，電流等于電容乘以Dl/Dt。注意圖中的波形，上升沿和下降沿的時間分別是100納秒，而D-outside可以看出一個電容，就形成了看到的IG脈沖波形，對于dran端，DX電容比D-outside小很多，但還是能夠看到一個小小的凸起。

　　波形抓取可以說是脈沖IV的基礎，所謂脈沖IV就是根據需求打一系列波形到待測器件上，然后測試激勵出來的電流波形，測試的核心思想是在一個預先設定的測量窗口內，將測到的所有電流點取平均。舉一個例子，如果脈沖寬度是100納秒，測量窗口預設為75%到90%，則測量就會在75納秒到90納秒內完成。之前提到測量的間隔是5納秒，那么在75納秒到90納秒之間有5個點，這5個點的電流取平均就是我們要測試的目標電流，而客戶需要定義的是這一系列脈沖信號的參數，比如脈沖寬度、上升沿下降沿的時間、脈沖的幅值和基準電壓等。

　　最后看一下作為脈沖發生器PMU可以做什么。首先PMU可以輸出一個標準的脈沖信號，其次PMU可以用一種second mode方式產生多階脈沖信號，最后PMU可以產生任意波形，可以在前兩種信號形式下進行任意量測。

　　問答選編

　　問：此測試技術的誤差一般會有多大?

　　答：誤差和測量的速度有關，假設你希望測量在100ns內完成，精度為50uA，如果測量在1ms內完成，則精度可以到pA量級。

　　問：能介紹一下這里所說的變革與之前的主要差異在哪里嗎?

　　答：以前的測試是用直流的SMU中的儀表進行量程的，而PMU則是用內置的示波器和脈沖發生器完成的。

　　問：超快速IV測試的超快速反映在哪些指標上?

　　答：最快的脈沖是20ns，采樣率是200MS/S也就是5ns一個測試點。

　　問：超快速IV測試的輸出結果有幾種形式? 能和PC相連嗎?

　　答：PMU是吉時利4200-SCS的一塊插卡，你必須有一臺4200-SCS才能進行超快速IV量測。

　　問：納米管的IV特性如何進行測量?需要什么樣的儀器?

　　答：您需要一臺4200半導體測試儀，用4200內部的SMU進行直流IV的測試，用4200內部的CVU進行CV的量測，內部的PMU進行超快速IV量測。