Анализатор мощных устройств/характериограф B1505A
Широкий диапазон значений выходного тока и напряжения в сочетании с возможностями точного измерения малых величин
– Функционально законченное решение для определения параметров силовых устройств до 1500 А и 10 кВ
– Измерение средних значений тока при высоковольтных смещениях (например, 500 мА при смещении 1200 В)
– Возможность измерения сопротивлений в микроомном диапазоне
– Точное измерение величин силы тока в субпикоамперном диапазоне при высоковольтном смещении
Широкие возможности определения параметров устройств
– Измерение ёмкости при смещении до ±3000 В постоянного тока
– Измерение импульсов высокой мощности длительностью ≥ 10 мкс
– Возможность измерения температуры
– Опция быстрого переключения между измерениями высоких значений тока и напряжения для анализа коллапса тока в приборах на основе нитрида галлия (GaN)
Улучшенная эффективность измерений
– Автоматическое переключение между измерениями высоких значений напряжения и тока без переподключения кабелей
– Стандартные устройства подключения с механизмом защитной блокировки для тестирования мощных устройств в корпусе
– Возможность тестирования силовых устройств током до 200 А непосредственно на пластине
– Программное обеспечение (ПО) EasyEXPERT group+ на базе MS Windows упрощает обработку и анализ данных
Модернизируемая и масштабируемая архитектура аппаратных средств
– 10 слотов для установки модулей
– Поддержка мощных устройств, имеющих до 6 выводов
Анализатор мощных устройств/характериограф B1505A является единственным доступным одноблочным техническим решением, позволяющим определять параметры мощных устройств от субпикоамперных диапазона до 10 кВ и 1500 А. Такие возможности позволяют оценивать характеристики современных силовых устройств, таких как биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), а также новых материалов, включая нитрид галлия (GaN) и карбид кремния (SiC). B1505A поддерживает ряд модулей источников/измерителей (SMU), в том модуль источника/измерителя больших значений напряжения (HVSMU), модуль источника/измерителя больших значений силы тока (HCSMU), устройство сверхбольших значений силы тока (UHCU) и устройство сверхбольших значений напряжения (UHVU), а также устройство больших значений напряжения и средних значений силы тока (HVMCU). Кроме того, анализатор B1505A поддерживает модули источников/ измерителей большой мощности (HPSMU: 1 А/200 В), средней мощности (MPSMU: 100 мА/100 В), модуль источника/измерителя средних значений силы тока (MCSMU: 1 А/30 В в импульсном режиме или 100 мА/30 В в режиме постоянного тока), а также модуль многочастотного измерителя ёмкости (MFCMU: от 10 кГц до 5 МГц). Модульная конструкция прибора, включающая 10 слотов для установки модулей, позволяет создавать такую конфигурацию B1505A, которая соответствует измерительным потребностям пользователя.
Программное обеспечение B1505A построено на операционной системе Microsoft® Win 10 и позволяет проверять параметры устройств и определять неисправности с помощью удобных функций характериографа. Как и в обычном характериографе, B1505A поддерживает управление независимо изменяющейся переменной с помощью вращающейся ручки для наглядной оценки в реальном времени таких параметров, как, например, напряжение пробоя. Также поддерживается представление в формате осциллографа, которое визуально помогает оператору оптимизировать прикладываемые к испытуемому устройству значения силы тока и напряжения. Информация о настройках и результаты измерений автоматически сохраняются во встроенном накопителе на жёстких магнитных дисках (НЖМД) B1505A. Кроме того, они могут быть скопированы в USB накопитель или любое другое портативное запоминающее устройство. Результаты измерений можно легко вставить в технический отчет с итогами тестирования устройства.
Крайне важно наличие надёжного решения по подключению тестируемых устройств к прибору как с точки зрения безопасности оператора (из-за высоких генерируемых значений напряжений и токов), так и для поддержки широкого круга типов корпусов силовых устройств. Предыдущее поколение характериографов не могло измерить параметры некоторых типов мощных устройств из-за их размера, либо для этого требовалось изготавливать адаптер из подручных средств. Устройство подключения анализатора B1505A может работать с широким кругом устройств: мощными полевыми транзисторами с МОП-структурой, диодами и биполярными транзисторами с изолированным затвором, независимо от их размера и формы. Это стало возможным за счёт использования большого адаптера устройства подключения с настраиваемой модульной архитектурой. Встроенный механизм блокировки устройства подключения гарантирует безопасность подачи высоких значений напряжения и тока на испытуемое устройство.
Анализатор B1505A также поддерживает испытания мощных устройств непосредственно на пластине, не требуется помещать сначала эти устройства в корпус. За счёт этого существенно сокращается время между началом работы и получением конечных результатов при тестировании устройств в лаборатории.
Стандартные решения улучшают эффективность и сокращают стоимость
Безопасное тестирование мощных устройств в корпусах
Подключение к широкому кругу типов корпусов мощных устройств всегда было сложной проблемой при проведении измерений больших значений напряжения и силы тока. Многие пользователи тратили значительные ресурсы на создание своих собственных устройств подключения для того, чтобы тестировать только свои устройства. Даже если результат был достигнут, часто возникала проблема безопасности этих решений. B1505A поддерживает два стандартизированных устройства подключения (N1259A и N1265A). Оба устройства подключения имеют модульную конфигурацию, которая поддерживает широкий набор различных типов корпусов, включая универсальный переходный адаптер, который может использоваться для создания решений по подключению специализированных типов корпусов. Кроме того, доступен модуль со слотом для тестового адаптера, разработанного для подключения характериографа 370B или 371B компании Tektronix. Оба устройства подключения также имеют защитную блокировку, которая не позволяет проводить измерения при опасных уровнях напряжения, если крышка устройства подключения не закрыта. Кроме того, для использования с устройством подключения доступны защитные адаптеры и резисторные блоки, которые гарантируют, что модули SMU средней мощности (MPSMU) не будут по неосторожности повреждены.
Определение зависимости характеристик от температуры
Расширитель для сверхбольших значений тока/устройство подключения N1265A поддерживает измерение температуры с помощью термопарных датчиков. Используя ПО EasyEXPERT group+, теперь легко анализировать зависимость характеристик испытуемого устройства от температуры. Теперь легко проводить и автоматизированное тестирование, запускаемое при определённой температуре, используя режим Quick Test (быстрое тестирование) ПО EasyEXPERT group+.
Программное обеспечение для проектирования и моделирования сокращает время разработки устройств
Многие популярные программные среды моделирования устройств поддерживают B1505A (включая IC-CAP компании Keysight). Высокие характеристики точности и разрешающей способности B1505A в сочетании с мощным программным пакетом 85194QL IC-CAP HiSIM_HV Model Extraction Package в составе IC-CAP образуют полностью готовое к эксплуатации техническое решение, которое позволяет предельно точно получать моделируемые параметры мощных устройств. Это сокращает время разработки устройств и ускоряет их выход на рынок.
Измерения сверхбольших значений напряжения и силы тока, метрологически прослеживаемые к международным стандартам
Чтобы быть абсолютно уверенным в результатах измерений, необходимо знать, что используемое оборудование обладает прослеживаемостью к международным стандартам при проведении измерений. Однако, до последнего времени было невозможно приобрести такое оборудование. B1505A устанавливает новый стандарт для измерения параметров мощных устройств с прослеживаемостью к международным стандартам для уровней напряжения и силы тока до 10 кВ и 1500 А.
Технические характеристики
| Характеристики базового блока | |
| Число доступных слотов | 10 |
| Ток стока модуля заземления | 4,2 А |
| Порты USB | 2 на передней панели и 2 на задней панели |
| Интерфейс управления прибором | GPIB |
| Интерфейс локальной сети (LAN) | порт 100 BASE-TX/10 BASE-T |
| Внешние входы/выходы запуска | 1 вход запуска (BNC); 1 выход запуска (BNC);
8 программируемых входов/выходов запуска |
Поддерживаемые сменные модули/устройства подключения
B1505А имеет десять слотов для установки сменных модулей.
| Обозначение | Описание | Число занимаемых слотов/макс. число модулей в B1505A | Рабочий диапазон | Разрешающая способность измерения |
| B1510A (HPSMU) | Модуль источника/измерителя большой мощности | 2/4 | от —200 В до +200 В; от —1 А до 1 А | 2 мкВ, 10 фА |
| B1511B (MPSMU) | Модуль источника/измерителя средней мощности | 1/10 | от —100 В до +100 В; от —100 мА до 100 мА | 0,5 мкВ, 10 фА |
| B1512A (HCSMU) | Модуль источника/измерителя больших значений силы тока | 2/2 | от —40 В до 40 В; от —1 А до 1 А; от —20 В до 20 В, от —20 A до 20 A (только в импульсном режиме);
диапазон можно расширить до значений ±20 В/±40 А в импульсном
режиме или ±40 В/±2 А по постоянному току при использовании
двух модулей HCSMU с адаптером на два модуля HCSMU | 200 нВ, 10 пA |
| B1513B/C (HVSMU) | Модуль источника/измерителя больших значений напряжения | 2/1 | от —3000 В до 3000 В; от —4 мА до 4 мА; от —1500 В до 1500 В, от —8 мА до 8 мА | 200 мкВ, 10 фА |
| B1514A (MCSMU) | Модуль источника/измерителя средних значений силы тока | 1/6 | от —30 В до 30 В; от —100 мА до 100 мА; от —30 В до 30 В; от —1 A до 1 A (только в импульсном режиме) | 200 нВ, 10 пА |
| B1520A (MFCMU) | Модуль многочастотного измерителя емкости | 1/1 | от 1 кГц до 5 МГц; максимальное напряжение смещения по постоянному току:
±25 В (при использовании внутреннего смещения модуля MFCMU;
±3000 В (при использовании модуля HVSMU и тройника смещения
высокого напряжения N1259A-020 или N1260A);
поддерживаемые измерения: Cp-G, Cp-D, Cp-Q, Cp-Rp, Cs-Rs, Cs-D,
Cs-Q, Lp-G, Lp-D, Lp-Q, Lp-Rp, Ls-Rs, Ls-D, Ls-Q, R-X, G-B, Z-θ, Y-θ | 0,035 фФ СКЗ |
| HVMCU | Устройство больших значений напряжения и средних значений силы тока | 4-6 | Включает в себя: расширитель для больших значений силы тока HVSMU N1266A, модуль B1513B/C (HVSMU) и два модуля B1514A (MCSMU)/B1512A (HCSMU).
±1500 В/2,5 А (в импульсном режиме);
±2200 В/1,1 А (в импульсном режиме) | 3 мВ, 200 пА |
| UHCU | Устройство сверхбольших значений силы тока | 2-4 | Включает в себя: расширитель для сверхбольших значений тока/устройство подключения N1265A и два модуля B1514A (MCSMU)/B1512A (HCSMU) ±1500 А/60 А (в импульсном режиме), 22,5 кВт (пик.);
±500 А/60 А (в импульсном режиме), 7,5 кВт (пик.) | 100 мкВ, 1 мА (500 А), 4 мА (1500 А) |
| UHVU | Устройство сверхбольших значений напряжения | 2-3 | Включает в себя: расширитель для сверхбольших значений напряжения N1268A и два модуля B1514A (MCSMU) или
комбинацию из модулей B1512A (HCSMU) и B1514A (MCSMU).
±10 кВ/10 мА постоянного тока;
±10 кВ/20 мА (в импульсном режиме) | 10 мВ |
Измерения на пластине и средства автоматизации
Возможность измерения непосредственно на пластине значений силы тока более чем 200 A и напряжения до 10 кВ
Эффективнее проводить измерение мощных устройств на пластине, чем уже в корпусе. Однако, такие измерения были всегда проблематичными из-за больших величин напряжения и тока. B1505A предоставляет кабели с низким остаточным сопротивлением с соединителями и переходами, которые сопрягаются со всеми основными установками зондового контроля мощных устройств. Теперь B1505A можно использовать для измерений больших значений силы тока до 200 А и напряжения до 10 кВ прямо на пластине. Кроме того, B1505A поддерживает множество вариантов схем блокировки, применяемых в установках зондового контроля для безопасного тестирования устройств на пластине. Такие возможности позволяют собрать ценную информацию о процессе изготовления мощных устройств до их монтажа в корпус, что позволяет значительно экономить время и средства.
Измерение множества параметров в процессе исполнения одной последовательности тестов
Режим Quick Test (быстрое тестирование) ПО EasyEXPERT group+ позволяет автоматизировать процедуру тестирования кристаллов по всей пластине. Требуется только определить последовательность исполнения нужных тестов с помощью графического интерфейса пользователя режима Quick Test и выбрать соответствующий драйвер (предоставляемый компанией Keysight) для используемой установки зондового контроля. Данные, полученные в результате исполнения тестов, автоматически сохраняются в устройстве запоминания данных. В дополнение к этому, способность устройства выбора модулей переключаться по мере необходимости между ресурсами для измерения больших значений напряжения (HVSMU или HVMCU), больших значений силы тока (HCSMU или UHCU) и стандартными ресурсами (MPSMU или HPSMU) позволяет в одной последовательности тестов измерить такие разнообразные параметры, как ток утечки, сопротивление в открытом состоянии и напряжение пробоя.
Гибкая и расширяемая архитектура
Масштабируемая и модернизируемая платформа
Модульная конструкция B1505A и широкий набор модулей образуют масштабируемую платформу, которую можно использовать для измерения широкого круга устройств. Например, модули HCSMU, HVSMU и HVMCU достаточны для измерения параметров высоковольтных МОП-структур, а UHCU и UHVU можно добавить для измерения биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT). Большинство мощных устройств развиваются в направлении увеличения выдерживаемого напряжения и уменьшения сопротивления в открытом состоянии. Это значит, что значения напряжения и силы тока при тестировании необходимо всё время повышать. Архитектура B1505A является в этом случае идеальным выбором. Например, B1505A с модулями HCSMU и возможностью измерения силы тока до 20 A может быть легко модернизирована для поддержки возможности измерения до 500 A или 1500 A добавлением устройства UHCU.
Гибкие конфигурации для тестирования сложных мощных устройств
В базовый блок B1505A, имеющий 10 слотов, можно установить множество как однослотовых (MCSMU, MPSMU и MFCMU), так и двухслотовых (HCSMU, HVSMU и HPSMU) модулей. Это обеспечивает большую гибкость и возможности расширения решений для тестирования мощных устройств. Например, однослотовые модули MCSMU могут использоваться автономно, но могут также работать в качестве управляющего интерфейса для внешних устройств UHCU, UHVU и HVMCU. Кроме того, применение модуля MPSMU для тестирования выводов устройств, где измеряется низкий уровень мощности, гарантирует, что ограничение по числу доступных слотов B1505A не будет превышено. Это позволит тестировать мощные устройства, имеющие пять или шесть выводов. Например, биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) обычно имеют sense-эмиттер и диод для измерения температуры, помимо общепринятых выводов затвора, коллектора и эмиттера. Используя модули B1505A, можно легко создать конфигурацию для измерения параметров таких устройств.
Комплексные технические решения
Предварительно сконфигурированный анализатор мощных устройств/
характериограф B1505AP представляет собой готовое к использованию решение,
удовлетворяющее самым разнообразным потребностям по определению
параметров мощных устройств. Каждая опция включает все необходимые для
тестирования конкретных видов мощных устройств аппаратные и программные
средства, в том числе, базовый блок, кабели, устройства подключения и др.
В опциях B1505AP используются тот же базовый блок и те же модули, что и в
анализаторе мощных устройств/характериографе B1505A, что позволяет расширять
их возможности аналогичным образом.
Нужная опция B1505AP выбирается из восьми различных готовых конфигураций
в зависимости от требуемого диапазона тока/напряжения и необходимости
измерения вольт-фарадных характеристик (ВФХ).