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Instrumentos
Fuente-Medidor para Caracterizaciones I-V
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Los instrumentos
SourceMeter de Keithley combinan una fuente de precisión y funciones medidoras
dentro de un solo instrumento de 1/2 rack de 19". Ahora también con dos
canales independientes por instrumento en la serie 2600A. Pueden usarse como fuentes de corriente o voltaje
independientes, y como voltímetros, amperímetros y ohmetros.
Sin embargo, sus virtudes aparecen cuando operan con sus funciones de
fuente y medida conjuntamente: aplican un voltaje a un carga (dispositivo bajo
test DUT) y miden la corriente que fluye a través de ella, o suministran
corriente a un DUT y miden la caída de voltaje en ella.
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| Son
por lo tanto la herramienta ideal para hacer caracterizaciones I-V a alta
velocidad de componentes y materiales, en multitud de aplicaciones.
En la tabla comparativa
se muestran los diferentes modelos y sus rangos de voltaje y corriente.
Su
memoria no volátil y el secuenciador de memoria permiten almacenar
distintas configuraciones de Fuente-Medida para hacer barridos,
permitiendo al usuario obtener curvas I-V de forma automática. Su convertidor Analógico/Digital permite realizar medidas en menos de
50µs (20.000 lecturas/seg) y
barridos Fuente-Medida a razón de 140µs por punto (7000 puntos/seg).
El innovador bus de comunicación TSP-Link de Keithley permite sincronizar
hasta 32 instrumentos de la serie 2600A, pudiendo trabajar con hasta 64 canales SMU (SourceMeter Unit), controlados desde un equipo
maestro. Y el procesador de caracteres TSP embebido obtener mayor
velocidad de test y mayores posibilidades de automatización. La serie
2600A incorpora además interface Ethernet con compatibilidad LXI Clase C.
Software LabTracer 2.0 para trazado de curvas y comienzo de
uso rápido.
El circuito de
compliancia protege los dispositivos bajo test limitando la corriente
suministrada a la carga por la fuente de voltaje o limitando el voltaje
desarrollado a través de la carga debido a la fuente de corriente. Todos
los instrumentos SourceMeter proporcionan funcionamiento en los cuatros
Cuadrantes. En el primer y tercer cuadrante, trabajan como una fuente,
entregando potencia a la carga. En el segundo y cuarto, trabajan como una
carga electrónica, disipando energía internamente.
Por
lo tanto podemos considerar los SourceMeter como instrumentos
multifunción para caracterización eléctrica I-V de componentes,
semiconductores y materiales. Funcionan como fuente de voltaje, fuente
"ideal" de corriente, carga electrónica, medidor de V-I-W,
generador de pulsos de V ó I, generador de forma de onda y trazador de curvas.
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Especificaciones
2ª generación SourceMeter Serie 2400.pdf
Especificaciones
3ª generación SourceMeter Serie 2600A.pdf |
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Fuente I y Medida de V, I
o W
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Fuente V y Medida de V, I
o W
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Rangos de V, I en Modelo 2400
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Se puede considerar un
instrumento SourceMeter como una combinación de una fuente de precisión y un
medidor estilo Multímetro Digital DMM. Sin embargo, ciertas especificaciones de medida
colocan a los SourceMeter en una posición más privilegiada. Estos tienen un amperímetro realimentado similar al de un electrómetro, por lo que
minimizan su caída de voltaje en la entrada (voltaje burden) frente a la que poseen típicamente
los DMMs. Equivale a verlo como un amperímetro de impedancia Cero, lo cual
resultará en medidas más precisas de corrientes muy bajas que con un DMM.
Por otro lado, la impedancia de entrada de un SourceMeter en su función
de medida de voltaje es mayor de 1010W sobre todos los rangos de medida, frente a los 10MW
de los DMMs. Esto permite al usuario medir
altos voltajes en dispositivos de alta resistencia con menor error por
impedancia de entrada (mayor precisión) que con un DMM estándar. Por lo tanto un
instrumento SourceMeter se puede considerar como un medidor intermedio entre
un DMM y un electrómetro.
El instrumento SourceMeter Remoto
Sub-Femtoamp modelo 6430 tiene las características de un electrómetro como
resultado del preamplificador remoto que incorpora. Cuando se instala este
preamplificador, la sensibilidad en corriente es realmente mayor que
cualquiera de las SMUs y su impedancia de entrada es mayor que 1016W. Sus especificaciones de voltaje burden son iguales a las
encontradas en otros productos SourceMeter.
Ofrecen medidas remotas a 4-hilos con
terminales sense de voltaje, lo cual es recomendable para medir resistencias
de carga menores de 1kW.
Esta técnica elimina los efectos de resistencia finita de los cables de
conexión en todas las medidas de voltaje y, por lo tanto, la regulación de
la fuente de voltaje y la limitación de compliancia son hechas en la carga (DUT).
Tienen diversas capacidades de barrido:
lineales, logarítmicos y customizados, para pruebas que requieran barridos
tanto en Voltaje como en Corriente. El mismo retardo de la fuente se usa para
todos los saltos del barrido, y todas las medidas serán hechas con los mismos
tiempos de integración, configuración de filtros, rangos y ganancias, etc. La Memoria de Barrido de los
instrumentos SourceMeter permite almacenar hasta 100 configuraciones únicas
de Fuente & Medida en una memoria no volátil, siendo posible barrer un
grupo de posiciones de memoria y ejecutar así una secuencia de test
completa de forma automática. Los instrumentos SourceMeter fueron diseñados
para trabajar a alta velocidad de forma fiable y en entornos de producción
donde no es permisible parar. Esto se entiende gracias a esta memoria de
barrido de fuente, además de las
características de control interno de límites, E/S digitales y la interfaz
para manejadores.
Cuando se necesita realizar
pruebas completamente paralelas y ésta requiere más de dos o tres
instrumentos individuales trabajando simultáneamente, entran en consideración
los modelos 4200-SCS o 4500-MTS. El
modelo 4200-SCS Sistema de Caracterización de Semiconductores puede manejar
hasta 8 módulos Fuente-Medida, con preamplificadores remotos opcionales,
similar al usado en el modelo 6430, para incrementar sustancialmente el rango
dinámico de corriente. El modelo 4500-MTS Sistema de Test Modular acepta
hasta nueve módulos, cada uno con cuatro canales de fuente de corriente y
cuatro canales de medida de voltaje. Los canales de fuente de corriente tienen
limitación o compliancia en voltaje, por lo que pueden usarse como fuentes de
voltaje cuando están en compliancia.
|
Tabla
Comparativa
| MODELO |
2400 |
2410 |
2420 |
2425 |
2430 |
2440 |
2601A
2602A |
2611A
2612A |
2635A
2636A |
6430 |
| Descripción |
Propósito
general |
Alto
Voltaje |
3
A |
Alta
Potencia |
Pulsante
alta Potencia |
5
A |
Alta
velocidad, pulsos 10A |
Alta
Velocidad, 200V |
Alta
sensibilidad 1 fA |
Ultra-alta
sensibilidad |
| Potencia |
22
W |
22
W |
66
W |
110
W |
1100W* |
55
W |
40
W / canal |
30
W / canal |
30
W / canal |
2 W |
| Rango V (V) |
±210 |
±1100 |
±63 |
±105 |
±105 |
±42 |
±40 |
±200 |
±200 |
±210 |
| Sensibilidad |
±1
mV |
±1
mV |
±1
mV |
±1
mV |
±1
mV |
±1
mV |
±1
mV |
±1
mV |
±1
mV |
±1
mV |
| Rango I (A) |
±1.05 |
±1.05 |
±3.15 |
±3.15 |
±3
±10.5*
|
±5.25 |
±3
±10*
|
±1.5
±10*
|
±1.5
±10*
|
±0.105 |
| Sensibilidad I |
±10
pA |
±10
pA |
±100pA |
±100pA |
±100pA |
±100pA |
±1
pA |
±1
pA |
±1
fA |
±10aA** |
| Resistencia max. |
>200MW
|
>200MW
|
>200MW
|
>200MW
|
>200MW
|
>200MW
|
>10GW
|
>10GW
|
>10GW
|
>20TW
|
| Precisión |
| V |
0.015% |
0.015% |
0.015% |
0.015% |
0.015% |
0.015% |
0.015% |
0.015% |
0.015% |
0.015% |
| I |
0.035% |
0.035% |
0.035% |
0.035% |
0.035% |
0.035% |
0.02% |
0.02% |
0.02% |
0.035% |
| W
|
0.06% |
0.07% |
0.06% |
0.06% |
0.06% |
0.06% |
NO |
NO |
NO |
0.06% |
| Velocidad
(lect/seg) |
| Medida |
2000 |
2000 |
2000 |
2000 |
2000 |
2000 |
20000 |
20000 |
20000 |
200 |
| Fuente-Medida |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
7000 |
7000 |
7000 |
80 |
| Memoria |
| Capacidad
(lects) |
5000
|
5000
|
5000
|
5000
|
5000
|
5000
|
140000 |
140000 |
140000 |
2500
|
| Memoria fuente |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
60000 |
60000 |
60000 |
100 |
| Comunicación |
| Programación |
RS-232,
GPIB |
RS-232,
GPIB, Ethernet-LXI |
RS-232,
GPIB |
| TSP-Link |
NO |
SI
(hasta 64 canales SMU) |
NO |
| E/S Digitales |
1 Entrada / 4 Salidas |
14 líneas |
1 Ent/4 Sal
|
|
*
En modo pulsado
(limitación en la anchura máx de pulso y el duty cycle). Ver hoja de
especificaciones.
**
1aA = 1x10-18A
|
Multi-Channel
I-V Test Solutions, Source Measure Units (SMU), Curve Tracer, and Precision
Power Supplies for current/voltage source/measure capability.
Aplicaciones
relacionadas
· Test
funcional I-V y caracterización de un amplio rango de dispositivos, incluyendo:
· Componentes discretos y pasivos.
· Dispositivos de 2 terminales: cabezas de
unidades de disco, Varistores de Metal Óxido (MOVs), diodos, diodos zener,
sensores, condensadores, termistores.
· Dispositivos de 3 terminales: Transistores
de Unión Bipolar de pequeña señal (BJTs), Transistores de Efecto-Campo (FETs),
y más...
· ICs simples: Optos, drivers, conmutadores,
sensores.
· Dispositivos integrados: Integrados de
pequeña escala (SSI) e integrados de gran escala (LSI).
·
ICs analógicos.
· Circuitos Integrados de Radio Frecuencia (RFICs).
· Circuitos Integrados de Aplicación Específica
(ASICs).
· Dispositivos de Sistema en Chip (SOCs).
· Dispositivos Optoelectrónicos tales como
Diodos Emisores de Luz (LEDs), diodos láser, LEDs de alto brillo (HBLEDs), láseres
emisores en superficie de cavidad vertical (VCSELs), displays.
·
Fiabilidad a nivel de obléa.
· NBTI, TDDB, HCI, Electromigración.
·
Células solares.
·
Baterías.
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