测试应用快速扩大阵列持续推动源测量单元仪器技术

　　再通过TSP-Link接口连接的系统中，可以对网络中的仪表进行分组，每组拥有自己的测试脚本处理器，能够与系统中的任何其他组并行运行脚本。分组中可以包括单一源数据表或多个源数据表，而且通常可以根据测试器件所需的SMU通道数量进行分组。例如，如果正在测试的器件是一个四端口(栅极、漏极、源极、基极)MOSFET，对晶圆进行测试，而且每个管脚需要一个SMU，那么可以将其分组为两个双通道源数据表，如2636A型双通道系统源数据表。一旦确定分组而且为每组指定运行的脚本，主机就可以通过一个命令指示所有组开始并行运行。由于在内存中已经存储每组的脚本，主机只需再次发送命令就可以进行反复测试。

　　以晶片上的4端口MOSFET为例，假设一个TSP-Link网络包括一个组以及一个完整的测试序列，步骤如下：

　　• 主机发送开始执行的命令。

　　• 脚本运行并对器件进行一系列完整的测试。

　　• 数据反馈至主机，同时探测台将探针移至下一个测试点。

　　如果整个序列需要1秒钟完成，那么照此速度，每分钟就可以测试60个点位。如果为TSP-Link网络添加另外一组，测试仍然只需1秒钟完成。不过，增加第二组后，有可能对两个器件并行测试，因此吞吐量将翻倍，即每分钟测试120个点位。利用TSP-Link技术，只需为网络添加分组，就可以提高系统吞吐量。

　　支持最大性能的I/O连接器

　　吉时利工程师为源数据表选择了输入/输出连接器，旨在为目标应用提供最大性能。对于中级信号范围，banana连接非常适合传输信号并提供最大的易用性，这也是2400 系列源数据表提供这种连接的原因。不过，对于那些电流很大或很小的应用H，banana连接则不能支持所需的性能等级，因袭必须使用其他连接器。

　　对于像2651A型大功率源数据表这样的大电流源数据表，其直流电流高达20A，脉冲电流高达50A。

　　常见的banana连接器的额定电流是15A，接触电阻高达10 mΩ。在50A电流时，仅这个接触电阻就将带来0.5V的压降。吉时利选择使用性能更优的菲尼克斯连接器，其额定电流高达76A DC。这种连接器的电流容量额定值不仅足以满足2651A型仪表需求，而且其接触电阻非常低，不会在测试引线产生过大的压降，从而实现了性能最大化，减缓上升和稳定时间。菲尼克斯连接器的额定接触电阻仅为0.3 mΩ，在50A电流时的压降仅为15mV。为了便于器件连接，连接器与螺旋式接线柱已进行匹配，提高了易用性。

　　对于电流低于1毫微安培的应用，选择泄露电流最小并支持所需电压的连接器非常重要。这也是吉时利公司的源数据表，如237型高压源测量单元、2636A型双通道系统源数据表以及6430型亚FA程控数据源表，都使用三轴连接器的原因。标准的三轴连接器可以在1500V高压下安全运行，并涵盖这些仪表的输出电压容量。不过，使用三轴连接器的最大益处是将漏电流减到最小，实际上通过保护测试信号，几乎可以杜绝漏电流。

解释受保护三轴连接能够消除漏电流的最简单方法是将其与未受保护得同轴连接进行比较。同轴连接是在中心导体周围包裹一层屏蔽，二者之间是绝缘层。SMU的HI信号施加到中心导体，LO信号加于屏蔽层，如图5所示。

　　图5: 未受保护的同轴连接

　　在同轴连接中，中心导体和屏蔽层之间的绝缘体形成阻抗路径(RL)，它以并联方式与待测器件(RDUT)相连。这个额外的电流路径产生漏电流(IL)，叠加到通过待测器件的电流(IDUT)，得到测量电流(IM)。

　　假设RDUT是200GΩ，测试电压是200V。根据欧姆定律(I = V/R)可知，预计通过待测器件的电流是200V/200GΩ = 1nA。同轴电缆绝缘体的典型阻抗大约是2TΩ/米，因此假设电缆长度是1米，那么由于电缆泄露流出的电流就是200V/2TΩ = 100pA。考虑到测量得到的电流是通过待测器件电流和漏电流之和，因此测量得到的电流是1.1nA (1nA + 100pA = 1.1nA)。因此，计算出来的电阻是181.818GΩ (200V/1.1nA = 181.818GΩ)，误差为9.1% [(200GΩ – 181.818GΩ)/200GΩ * 100% = 9.1%]。随着电缆长度的增加，泄露电阻也随之减小，漏电流就更大;因此，在同轴连接中因泄露带来的误差就更大。

　　相反，利用三轴连接，中心导体被内部屏蔽层和外部屏蔽层所包围。与同轴连接相似，中心导体传输HI信号，外部屏蔽层传输LO信号。但是，内部屏蔽层有一个专门用途：传输保护信号。

　　图6: 受保护的三轴连接

保护信号由单位增益、低阻抗放大器驱动，它随着HI信号电压而变化。通过使三轴线缆内部屏蔽层电压与中心导体电压相同，那么中心导体与绝缘体(RL1)之间的电势就是0V，从而杜绝了