吉时利(Keithley)仪器公司为全球专业的电子制造商提供高准确度的用于产品测试、过程监控、产品发展和研究的各种测量解决方案。Keithley资源中心汇集吉时利提供的有关测试测量技术文章、资讯和产品信息,帮助工程师掌握测试技巧加速创新设计。
本文为吉时利专家Lee Stauffer讲解的半导体电容-电压(C-V)测试基础知识,半导体电容-电压(C-V)测试广泛用于测量半导体参数,尤其是MOSCAP和MOSFET结构。此外,利用C-V测量还可以对其他类型的半导体器件和工艺进行特征分析,包括双极结型晶体管(BJT)、JFET、III-V族化合物器件、光伏电池、MEMS器件、有机TFT显示器、光电二极管、碳纳米管(CNT)和多种其他半导体器件。
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无论在工业级应用(例如,加工工业)还是在试验环境中,准确地测量温度是获得成功的关键部分。在医疗应用、实验室材料研究、电气/电子部件研究、生物学研究、地质学研究和电气产品的器件分析中需要温度测量。有许多种传感器可用于温度测量。三种最常见的传感器是RTD、热电偶和热敏电阻。
对更小尺寸、更低功耗电子器件的需求推动了纳米技术的发展。研究人员努力理解量子能级结构和纳米级器件的行为以及这些如何影响电气特性。这使观察或预测何时发生隧道效应,计算器件的能态密度,理解低温环境下的导电现象以及产生人造原子(其中能量量化可以基于材料的结构和形状进行修改)成为可能。
源-测量单元(SMU)不仅仅是下一代电源;而是具有高准确度测量能力的快速响应,回读电压源和电流源,这些全部紧密集成在一个机箱中。它们适合于电路和器件评估,其中直流信号输入至被测器件(DUT)并测量该直流信号的响应。许多SMU能4象限工作:用作正极性或负极性直流源或用作阱(负载)。它们还能提供可重复性高的测量,通常具有6位半分辨率。图1示出了典型的SMU测量电路。
吉时利所有IVI-COM驱动程序的超时缺省值是2秒(2000ms)。这个超时通常提供了足够的时间与仪器建立连接并且配置仪器的指令和响应类型。但是,有的情况需要较长的超时值。许多驱动程序例子说明了如何进行一系列的测量并且当测量完成之后返回数据。这些驱动程序通常将指令写入仪器并指示仪器开始测量,然后立即尝试回读数据。遗憾的是,这种编程的架构或类型本身有两个主要问题:
为确保高可靠性,Nanomix公司对基于碳纳米管技术的FET进行了晶圆级测试,在模拟使用条件下对封装的纳米管传感器进行了测试。在生产过程中,需要在晶圆级进行测试以评测FET的基本特征。在FET功能形成后,将封装后的器件暴露给目标分析物,然后分析它们的探测特征。
新一代“智能”仪器正帮助从事前沿技术研究的人们降低测试成本,同时加快产品研发速度。半导体和无源器件行业正不断提高他们的研发水平,实现越来越高的集成度和复杂性,以满足消费电子行业的需求。随着电子器件复杂性的增长和对新材料的需求,测试操作的数量和复杂性也在增大。研究人员和研发工程技术人员面对的是新型电子器件上越来越多的管脚数,并且要对可能会用于这些器件的各种新材料进行评估。在这两种情况下,测试系统都需要更多的测量通道,以保持可接受的测试产能并降低成本。
传统CMOS工艺缩放技术的发展正逐渐逼近极限,迫切需要采用新材料和新器件设计。随着这些新材料和新设计的出现,人们非常关注潜在失效机理,并需要进行更多的可靠性测试。诸如偏温不稳定性(N-BTI和P-BTI)等失效机理需要高速信号源和测量功能才能解析快速恢复效应。通过分析包括在运行中测量在内的各种测量技术,有助于利用合适的仪器实现有效的测量解决方案。
本文介绍了在构建出第一块可以运转的产品面包板之后仍然需要处理的一些事项和工作量。我们估计到第一块面包板实现的时候通常已经完成了10%到50%的工作。剩下的工作通常需要各个职能部门的员工之间密切合作。所有这些工作都是为了推出一种产品,使得组织者能够以可预测的交货时间、质量、成本和性能反复制造这个产品。
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测试工程师一直在寻找在最节省时间并且最大程度利用测试预算的同时提高生产测试应用产能的方法。今天,在竞争日益激烈的全球电子行业中,测试工程师需要多用途、低成本的测试仪器表现出多样化的能力。对数字万用表(DMM)而言,这种能力包括能用作测试台仪器进行快速、单实例的测量以及能作为系统的一部分用于更先进的测量功能。
电子产品市场的竞争越来越大,电子产品制造商也面临这大的压力,对测试也提出了新的要求,例如 快速的测试、更高的产出、更精确的测试等等,本文结合实例介绍了吉时利公司3700系列开关/万用表系统在诸如开关电源老化测试等简化测试测量的优势。
计算技术和编程语言的进步以及嵌入式计算容量成本的稳定下降带来了新一代可编程仪器。新型仪器突破了旧的限制,极大提高了性能和灵活性。这些仪器的一个关键进步是采用脚本语言提供可编程性。本文详细介绍了脚本以及如何利用脚本简化测试与测量并且提高速度。
传统直流测试方法无法提供器件性能和可靠性的准确模型。现在需要真正的射频和脉冲测试——贯穿从建模到制造的全过程。通过测量可以分析栅介质可靠性、高频电容、铜通孔可靠性以及射频性能。测试方法正在发生变化的常用测试包括I-V特征分析、射频C-V测试、s参数测试、NBTI、TDDB、HCI、SILC和电荷泵(CP)测试。
2600A系列数字源表是吉时利最新的I-V源测量仪器,可用作台式I-V特征分析工具或者构成多通道I-V测试系统的组成模块。作为台式仪器使用时,2600A系列仪器提供了一个嵌入式TSPExpress软件工具,使用户无需编程或者安装软件即可快速而方便地进行常见的I-V测试。对于系统级应用,2600A系列的测试脚本处理器(TSP)架构以及并行测试执行、精确定时等新功能实现了业界最高的测试产能,而且降低了测试成本。