Hochpräzise Source Measure Unit (SMU) Model 52400 Series

  • PXI Systems Alliance
HochpräziseSourceMeasureUnit(SMU)
HochpräziseSourceMeasureUnit(SMU)
Hauptmerkmale
  • Hybrid-kompatibles PXI-System
  • Vierquadrantenbetrieb
  • Hohe Quellen- / Messauflösung (mehrere Bereiche)
  • Geringes Ausgangsrauschen
  • Hohe Programmier- / Messgeschwindigkeit (100 k s/S) und Anstiegsrate
  • Messprotokoll als Option
  • DIO-Bits
  • Ausgangs-Profiling durch Hardware-Sequenzer
  • Programmierbarer Ausgangswiderstand
  • Floating und Guarding-Ausgang
  • Auswahl von 16 Bandbreitensteuerungen
  • Master / Slave-Betrieb
  • Treiber mit LabView / LabWindows und C / C# API
  • Softpanel-GUI

Anwendungen

  • Halbleiterprüfung
  • LED / Laserdiodenprüfung
  • Batterieprüfung
  • Transistorenprüfung
  • Solarzellenprüfung
  • Prüfung von Elektrofahrzeugen
  • Avionikgeräteprüfung
  • Prüfung von Leistungselektronik
  • Sensorprüfung

Die Geräte der Serie Chroma 52400e sind PXIe-basierte SMU-Karten (Source Measurement Unit), die für exakte Quellen- oder Lastsimulationen mit präzisen Spannungs- und Strommessungen entwickelt wurden.

Die SMU kombiniert Vierquadrantenbetrieb mit Präzisions- und Hochgeschwindigkeitsmessung. Dies macht die SMU zu einem idealen Instrument für viele parametrische Testanwendungen, von ICs, zweifach bedrahteten Komponenten wie Sensoren, LEDs, Laserdioden und Transistoren bis hin zu Solarzellen, Batterien und vielen anderen elektronischen Geräten.

Die Serie 52400e zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: 16 wählbare Regelbandbreiten zur Gewährleistung einer hohen Ausgangsgeschwindigkeit und eines stabilen Betriebs; mehrere Quell- und Messbereiche mit 18-Bit-DAC/ADC zum Erreichen der besten Auflösung und Genauigkeit mit einer Abtastrate von bis zu 100 K s/S; programmierbarer interner Serienwiderstand zur Batteriesimulation; ± Kraft-, ± Mess- und ± Schutzleitungen zur Vermeidung von Ableitstrom und Reduzierung der Einschwingzeit - besonders nützlich für Schwachstrom-Testanwendungen.

Die Serie 52400e verfügt über eine patentierte Hardware-Sequenzervorrichtung, die deterministisches Timing zur Steuerung jeder SMU verwendet. Der integrierte Speicher des Sequenzers kann bis zu 65.535 Sequenzerbefehle und 32 k Messproben pro Kanal speichern, was eine modul- und kartenübergreifende Synchronisation sowie eine latenzfreie Ausgabesteuerung und -messung ermöglicht. Während der Ausführung des Hardware-Sequenzer-Prüfprozesses ist keine PC-Kommunikation erforderlich.

APIs für C, C#, LabView, LabWindows und viele Soft-Frontpanels sind bei jeder SMU Standard. Die rückseitigen Verbinder sind sowohl mit PXIe als auch mit Hybrid-Chassis kompatibel. Alle diese Funktionen ermöglichen eine einfache Integration in PXI- oder PXI-Hybridsysteme, die für eine Vielzahl von Anwendungen ausgelegt sind.

 VIERQUADRANTENBETRIEB

Alle Geräte der Serie Chroma 52400 SMU sind für Vierquadrantenbetrieb ausgelegt und werden für Anwendungen eingesetzt, die eine Spannungs- / Stromquelle oder Lastsimulation erfordern. Bei Lastbetrieb wird das Modul durch den Standard des PXI-Chassis von 20 W Wärmeabfuhr pro Steckplatz begrenzt. Diese Grenze wird als Unregelmäßigkeit in den Quadrantendiagrammen für Modelle mit höherer Leistung vermerkt.

Nachfolgend sind die Quadrantendiagramme aller Chroma 52400 SMU-Serien dargestellt.

 REGELBANDBREITEN-AUSWAHL


▲ SMU Output Waveform under Bandwidth Control

Zur Verkürzung der Prüfintervalle sind die SMUs von Chroma auf eine schnelle Ansprache ausgelegt und bieten somit hohe Ausgangsgeschwindigkeiten bei Spannung und Strom. Die Impedanz des Prüfobjekts, der Vorrichtung oder der Verkabelung kann die gesamte Regelschleife im Spannungs- oder Stromquellenmodus destabilisieren. Eine instabile Schleife kann zu Sättigung, Schwingungen oder sogar zur Beschädigung des Prüfobjekts führen. Aus diesem Grund kann der Benutzer vom SMU-Hersteller aufgefordert werden, einen Kondensator oder Induktor in die Testvorrichtung einzubauen, um die Stabilität des Systems wiederherzustellen.


Die SMU-Serie 52400 von Chroma bietet 16 benutzerdefinierte Regelbandbreiten. Damit sind zusätzliche, strategisch beim Prüfobjekt zu installierende physikalische Kondensatoren oder Induktivitäten nicht mehr erforderlich. Die Auswahl der Chroma-Bandbreiten kann Teil der Prüfparameter eines Testskripts sein, mit dem der Wert geändert werden kann, wenn der Typ des Prüfobjekts geändert wird.

 EINZIGARTIGER HARDWARE-SEQUENZER

Der Chroma Hardware-Sequenzer ist ein leistungsstarkes Werkzeug, das Befehlsschritte vordefinieren kann, die das Instrument auszuführen hat. Dies ermöglicht eine latenzfreie Steuerung und Messung, da während der Ausführung keine PC-Interaktion erforderlich ist. Die Sequenz optimiert die Leistung des Moduls bei Anwendungen wie Halbleitertests, bei denen Geschwindigkeits- und Zeitsteuerung entscheidend sind. Sobald es den Start-Trigger empfängt, startet das Gerät in diesem Modus die zeilenweise Befehlsausführung der Sequenzer-Tabelle, oder wie vom Trigger definiert.

 GUARDING FÜR SCHWACHSTROMANWENDUNGEN

Guarding ist eine wichtige Technik für die Messung sehr geringer Ströme. Die Absicherung reduziert Ableitstromfehler und verkürzt die Einschwingzeit. Sie hält das Potential des Schutzsteckers auf dem gleichen Potential wie der Kraftleiter, so dass kein Strom zwischen Kraft- und Schutzleiter fließt. Für schnelle und genaue Messungen eliminiert sie auch die Kabelkapazität zwischen Source Measure Unit (SMU) und Prüfobjekt.


▲ Leakage current flows through the cable’s insulation resistance


▲ Guard Connection: Cable Capacitance is eliminated with Triaxial Cable

 MASTER / SLAVE-BETRIEB

Chromas SMUs der Serie 52400 unterstützen für eine maximale Flexibilität auch den Master/Slave-Betrieb, wenn ein höherer Strom im FVMI-Modus erforderlich ist. Für eine perfekte Stromaufteilung zwischen den Modulen und höchst zuverlässige Leistung können die Geräte der Serie 52400 von Chroma nur mit dem gleichem Kanalmodell und mit einem höheren Strom / Leistungsmodul parallelgeschaltet werden.

Die ideale Stromteilung wird erreicht, indem ein Kanal als Master und im FVMI-Modus betrieben wird, während alle anderen im FIMV-Modus laufen. Der Master-Kanal wird als gewünschte Anwendungsspannung programmiert, und das Analogsignal des gemessenen Stroms wird als Programmstrom für die restlic hen FIMV-Kanäle verwendet. Die Abbildung rechts zeigt die Konfigurationen und die Anschlüsse bei parallelisierten Kanälen, die im Master/Slave-Modus betrieben werden.


▲ Wiring Structure for Master/Slave Control

 VIELSEITIGES SOFT FRONT PANEL

Zur Integration einer SMU der Serie 52400 in das System wird als Standardzubehör ein vielseitiges Soft-Frontpanel mitgeliefert, mit dem der Benutzer Verifikationstests durchführen oder debuggen kann. Dieses Soft-Frontpanel bietet eine GUI zum Einstellen von Modus, Bereich und Pegel der SMU-Ausgabe. Der gemessene Spannungs- oder Strommesswert wird nach der Aktivierung des Ausgangs angezeigt. Bei Modulen mit Zweifach-Ausgangskanälen können beide Kanäle über dasselbe Softpanel gesteuert werden.

Dieses Soft-Frontpanel bietet auch ein Bedienfeld für die oben beschriebene Einstellung der Hardware-Sequenz. Der Benutzer kann unbegrenzt vordefinierte Profile auf dem PC speichern und später für verschiedene Anwendungen abrufen.

 ANWENDUNGSBEREICHE

DPS & Batteriesimulation für Halbleitertests

Die Bauteilestromversorgung DPS (Device Power Supply) ist eine Spannungsquelle, die zum Betreiben von Halbleiter-ICs verwendet wird. Für populäre mobile Anwendungen kann das DPS eine Spannungsquelle aus einem DC/DC-Wandler oder auch einer Batterie darstellen. Durch lange Betriebszeiten wird der Energiesparmodus zu einer Standardeigenschaft bei modernen Halbleiterbauelementen. Infolgedessen muss ein großer Dynamikbereich des Eingangsstroms mit schnell und mit hoher Präzision gemessen werden.

Zur Erfüllung dieser Anforderung bieten Chromas SMUs der Serie 52400 bis zu 10 Strommessbereiche und eine Abtastrate von 100 k s/S. Damit ist eine schnelle und präzise Messung sow.

Wenn die Batterie als DPS des Prüfobjekts verwendet wird, kann die einzigartige programmierbare Widerstandsfunktion der SMU-Serie 52400 von Chroma einen Spannungsabfall erzeugen, der auch bei einer realen Batteriekonfiguration beobachtet wird. Der Spannungseinbruch wird durch den inneren Serienwiderstand der Batterie verursacht, wenn die Stromaufnahme durch das Prüfobjekt plötzlich steigt.ohl für die Burst- als auch für die quasistationäre Strommessung gewährleistet.

Transistorenprüfung

Die Strom-Spannungskennlinie (I-V) ist entscheidend, damit sichergestellt ist, dass der FET die Spezifikationen erfüllt und ordnungsgemäß funktioniert. Diese I-V-Prüfungen können Gate-Leckage, Durchschlagspannung, Drainstrom usw. beinhalten. Die Programmierung und Synchronisation mehrerer Geräte ist entscheidend für das korrekte Prüfergebnis. Mit den SMUs aus der Geräteserie 52400 von Chroma kann der Anwender sowohl Strom als auch Spannung schnell und präzise erfassen und messen.

Wie angegeben, ist der Anschluss Force Hi (+ Force) der SMU 52400 CH 1 mit dem Gate des MOSFET, und der Force-Hi-Anschluss der SMU 52400 CH 2 mit dem Drain verbunden. Die Stromquelle des MOSFET ist mit den Force Lo (- Force) Anschlüssen beider SMU-Kanäle verbunden. Durch einen entsprechenden Sweep und Spannung oder Strom auf verschiedenen Kanälen bekommt der Benutzer verschiedene MOSFET I-V-Eigenschaften.

LED / Laserdiodenprüfung

Lichtemittierende Vorrichtungen wie LEDs oder Laserdioden erfordern die Beschaffung, Belastung und optische Leistungsmessung bei der Durchführung von parametrischen Tests für LIV- und umgekehrte Kennlinien. Die SMU kann im Stromquellenmodus eingestellt werden, um die Kennlinie des Objekts zu prüfen. Ebenso kann sie als Spannungsquelle für die Leistung rückwärts eingestellt werden.

Die optische Leistungsmessung erfordert einen weiteren Messeingang. Eine Fotodiode wird normalerweise als optischer Leistungssensor verwendet. Die optische Leistung ist proportional zum Kurzschluss der Fotodiode. Wenn die Fotodiode nicht auf null Volt eingestellt werden kann, führt dies zu einem weniger genauen Messergebnis, da die Durchlassspannung der Fotodiode einen höheren Einfluss auf den Temperaturkoeffizienten als der Kurzschlussstrom hat. Ein weiteres wichtiges SMU-Merkmal ist die Fähigkeit der Kompensierung des Spannungsabfalls über das Kabel. Damit ist sichergestellt, dass die Fotodiode einen echten Kurzschlusszustand aufweist, während die typische Art der Strommessung durch den Strom-Shunt ein Problem mit der Spannungsbelastung verursachen kann.

Durch die Ausstattung der SMU-Serie Chroma 52400 mit zwei Eingangskanälen in Verbindung mit der synchronen Messung können alle Testanforderungen mit einem Modul abgedeckt werden. So ist nur geringster Platzbedarf erforderlich, und die höchste Kanaldichte wird erreicht, wenn mehrere Prüfobjekte getestet werden müssen.

Solarzellenprüfung

Die Solarzelle hat eine Diodenstruktur, die mit einem I-U-Sweep charakterisiert werden kann. Diese Art der Energieerzeugung erfordert einen einzigen Last-Sweep zur Erzeugung einer leichten Durchlass-I-U-Kurve, aus der die meisten wichtigen Parameter einer Solarzelle abgeleitet werden. Die Spannungsquelle wird dann für die Prüfung der Leistung rückwärts benötigt. Im Gegensatz zum herkömmlichen Diodentest sind sowohl Shunt- als auch Serienwiderstände wichtige Leistungsindikatoren von Solarzellen.

Die SMU kann als Last für den leichten Durchlasstest und als Spannungsquelle für die Sperrvorspannungskennlinie betrieben werden. Dieser einzigartige Vierquadrantenbetrieb macht die SMU zu einem idealen Prüfgerät für Solarzellen.

Mit der SMU-Serie 52400 von Chroma können synchrone Messungen von Spannung und Strom auch zwischen den Kanälen durchgeführt werden. Dies ist wichtig, da die Bestrahlungsstärke des Solarsimulators zeitliche Instabilitäten aufweisen kann, die einen Bestrahlungsmonitor erforderlich machen, der zur Korrektur des Photonenstroms der Solarzelle auf 1 sun (100 mW / m2) Standard-Bestrahlungsbedingung gemäß IEC-60904-1 verwendet wird.

 WEITERE VERWENDUNGEN


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Auswahl
Modellnummer
Beschreibung

Hochpräzise Source Measure Unit (SMU)

Hochpräzise Source Measure Unit (SMU) 25V/200mA

Hochpräzise Source Measure Unit (SMU) 5V/3.5A

Hochpräzise Source Measure Unit (SMU) 10V/2.5A

Hochpräzise Source Measure Unit (SMU) 25V/1A

Hochpräzise Source Measure Unit (SMU) 25V/3.5A

Hochpräzise Source Measure Unit (SMU) 25V/6A under Pulse Mode

External AC-DC Power Adapter (drives up to 3x 52401 or 1x 52405 SMU)

52405 Output Triaxial Cable, except 52405-25-6

High Power External AC-DC Adapter (drives up to 3 x 52405 SMUs)

52405-25-6 Cable Set (52405-25-6 application only)