- 2024-11-19
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SiC、GaN等功率半导体测试挑战及应对方案
功率半导体应用现状
随着新能源汽车800V高压快充技术的兴起,SiC凭借其高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率以及高键合能等一系列显著优势,成为功率半导体产业竞相追逐的“风口”。在实际应用中,搭载碳化硅功率器件的高压系统通常能够在短短十多分钟内将电池电量从10%快速充至80%。然而,SiC功率器件在运行时会承受复杂的电-磁-热-机械应力,其电压电流能力的提升,开关速度和功率密度的提升,对器件的性能和可靠性提出了更高的要求。
功率半导体器件在使用过程中可能会因为多重因素导致失效,而这些不同因素所引发的失效形式也各不相同。因此,对失效机理进行深入分析以及准确辨识缺陷,是提高器件性能的重要前提。
功率半导体性能表征测试挑战
功率半导体的性能表征,最早主要以测试二极管和三极管等分立器件的DC参数为主。MOSFET和SiC、GaN 出现后,测试技术研究的重点放在 GaN HEMT、SiC MOS、IGBT单管、PIM(即IGBT模组)等类型的产品上。根据测试条件不同,功率器件被测参数可分为两大类:静态特性测试和动态特性测试。静态特性测试主要是表征器件本征特性指标,如击穿电压V(BR)DSS、漏电流ICES/IDSS/IGES/IGSS、阈值电压VGS(th)、跨导Gfs、二极管压降VF、导通内阻RDS(on)等;动态参数是指器件开关过程中的相关参数,这些参数会随着开关条件如母线电压、工作电流和驱动电阻等因素的改变而变化,如开关特性参数、体二极管反向恢复特性参数及栅极电荷特性参数等,主要采用双脉冲测试进行。
静态参数是动态指标的前提,目前功率半导体器件的静态特性主要是依据半导体器件公司提供的Datasheet来进行测试。然而,功率半导体器件常被应用于高速开通及关断工作状态下,器件绝大部分失效机理都发生在动态变化过程中,因此动、静态参数的测试对功率半导体器件都很重要。此外,以SiC为代表的第三代半导体器件耐压等级更高,且经过串/并联应用于更高电压/功率等级的装备,对制造过程各阶段的测试要求也提出了新的挑战:
1静态测试高电流电压等级与阈值电压漂移
随着功率半导体器件(如MOSFET、IGBT、SiC MOS)规格的不断提升,静态测试中的电流电压等级要求也越来越高,要求测试系统必须能够稳定、准确地提供和测量高电压和大电流。同时还需要在测试过程中减少施加应力的时间,以防止器件过热损坏。此外,SiC阈值电压漂移是功率器件测试过程中常见的问题,阈值电压漂移会对功率器件的开关特性产生影响,可能会引起器件的误导通,从而导致器件的损坏。
图:JEDEC JEP183、CASAS中Sic VGS(th)的测试标准
2动态测试寄生电感与寄生电容的影响及测试设备要求
在功率半导体器件的动态测试过程中,寄生电感和寄生电容对测试结果影响巨大。寄生电感主要来源于PCB连接线以及器件封装,而功率器件的电流变化率大,使寄生电感对测试结果也会产生影响。同时,双脉冲测试电路中除了器件的结电容外,续流二极管和负载电感上均存在寄生电容,这两个寄生电容对器件的开通过程有明显影响。此外,功率器件的开关速度高,要求测试设备具有较高的带宽以准确采集开关波形的上升沿和下降沿。
3全测试流程节点增加
对于PIM和IPM等功率模块,实际是由单管组合的,单管的良率和质量将直接影响模块的成本和质量,为降低模块的封装和制造成本,业内已经考虑增加测试节点和测试左移,从 CP+FT 测试,变为 CP + KGD + DBC + FT测试。
图:功率半导体器件测试流程节点
普赛斯功率半导体一站式测试解决方案
为应对行业对功率半导体器件的测试需求,普赛斯仪表以核心源表为基础,正向设计、精益打造了一站式高精密电压-电流的功率半导体电性能测试解决方案,广泛适用于从实验室到小批量、大批量产线的全方位应用。设备具有高精度与大范围测试能力(10kV/6000A)、多元化测试功能(直流IV/脉冲IV/CV/跨导)、高低温测试能力(-55℃~250℃),满足功率半导体行业对测试能力、精度、速度及稳定性的高要求。
图:PMST功率器件静态参数测试系统
图:PSS TEST静态高低温半自动测试系统
图:PMST-MP 静态参数半自动化测试系统
图:PMST-AP 静态参数全自动化测试系统
精准始于源头。普赛斯仪表作为率先自主研发、国内首家将高精密源/测量单元SMU产业化的企业,经过长期深入的研发应用,已经完全掌握了源测量单元的逻辑与算法,确保测试结果的准确性与可靠性。PMST功率器件静态测试系统系列产品采用模块化的设计结构,集成自主研发的高压测试单元、大电流测试单元、小功率测试单元,为用户后续灵活添加或升级测量模块以适应不断变化的测量需求,提供了极大便捷和最优性价比,具有高度易用性和可扩展性,任何工程师都能快速掌握并使用。
目前,普赛斯仪表功率器件静态参数测试系统已经销往全国并出口海外,被国内外多家半导体头部企业认可。我们坚信,通过持续的技术研发与国际合作,秉持创新引领、质量为先的理念,不断突破技术壁垒,优化产品性能,未来普赛斯仪表将为全球客户提供更加精准、高效、可靠的功率半导体测试解决方案。
- 2024-10-21
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基于电流脉冲电源的旁路二极管热性能测试方案
热斑效应:太阳能电池一般是由多块电池组件串联或并联起来。串联支路中可能由于电池片内部缺陷或者外部遮挡,将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。被遮蔽的太阳电池组件此时会严重发热而受损。
旁路二极管:是指并联于太阳能电池板正负极两端之间的二极管,能够有效地防止硅电池片因热斑效应而烧毁,是光伏太阳能组件的重要组成部分,旁路二极管的质量直接影响着光伏电站的发电量及使用安全。
热性能测试旨在确定二极管的温度特性以及其在连续工作条件下的最大结温。测试时将组件加热到指定温度,并施加ISC或者1.25倍ISC脉冲电流(<1ms),待热稳定后(如1h),测量旁路二极管的正向电压以及表面温度,根据以下温度可计算旁路二极管的结温:
Tj = Tcase + R*U*I
- R为热阻系数,由厂家提供 - Tcase为二极管表面温度
- U为二极管正向压降 - I为组件短路电流
旁路二极管热性能测试方案:
普赛斯仪表脉冲电流源优势:
1、输出脉冲电流同时测量器件电压;
2、输出脉冲边沿陡(最小1us),测试效率高;
3、源测精度高达0.1%;
- 2024-09-27
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钙钛矿电池MPPT并行老化测试插卡式多通道方案
目前,钙钛矿太阳能电池的效率正在不断提高,但是钙钛矿材料本身的稳定性严重影响了其商业化的进程。根据国际规定的光伏组件老化测试标准(IEC61646, 2008),光伏器件必须可以在85%湿度和85 ℃温度的条件下连续工作1000 h后仍保持初始效率的90%以上
MPPT并行老化测试解决方案:
测试方法:将电池置于>1sun标准光照射下,持续最大功率点跟踪(MPPT),控制电池温度为50℃左右,进行光老化测试。常规测试时间是1000小时。
普赛斯插卡式源表完全自主知识产权,支持脉冲和直流双模式;具有通道密度高、同步触发功能强、多设备组合效率高等特点,普赛斯目前推出了1003CS支持3插卡和1010CS支持10插卡的两款主机,用户可针对实际情况选择不同子卡实现Z优性价比搭配。使用10插卡主机时,可实现高达40通道的配置
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基于SMU源表的钙钛矿电池片多通道轮询IV测试方案
钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代薄膜电池的代表。相比于晶硅电池,钙钛矿电池具有极限转换效率高、生产成本低、制备工艺简单、高柔性等优势,可以应用于光伏发电、LED等领域。
太阳能电池最重要的衡量标准是光电转换效率(PCE),具体的性能参数包括有:填充因子(FF),开路电压(VOC)和短路电流(JSC)等。
普赛斯仪表单通道IV测试方案:
所需仪器:
太阳能模拟稳定光源
数字源表(标配S系列源表)
标准单晶硅电池
IV测试软件(标配通用版(短路电流、开路电压、最大功率等),选配专业版)
样品台
普赛斯仪表多通道轮询IV测试:
所需仪器:
多通道LED光源
数字源表(标配S系列源表)
标准单晶硅电池
IV测试软件(多通道上位机软件)
样品台
武汉普赛斯推出的精密型数字源表(SMU)是对太阳能电池和各种其他器件的I-V特性进行表征的蕞佳解决方案。其宽广的电流和电压测量范围,可以为科研及生产制造提供着越的测量性能。结合太阳光模拟器以及砖用的上位机软件,支持自动扫描I-V特性曲线以及开路电压、短路电流、蕞大功率、填充因子、转换效率等参数的测量,能J大简化太阳能电池I-V测试效率,可以比以前更晶确、更轻松的表征器件。
- 2024-09-05
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基于SMU源表的纳米材料高温原位表征及测试方案
通过MEMS芯片在原位样品台内对样品构建精细热场自动调控及反馈测量系统,并结合TEM/SEM研究材料在不同热场条件下发生结构相变、形貌变化、物性变化以及电性变化等关键信息。
测试面临的挑战:
传统的二线制电阻测量方式容易引入附加误差,降低MEMS芯片控温的精准度。材料测试所能承受的电流超小,低至nA甚至pA,测试设备需要具备小电流的测量能力。
普赛斯S/P系列源表为原位表征提供精准热场控制及电性能测量:
标配四线制测量端口;
提供多个电流量程,量程越低,精度越高;
最低1pA电流分辨率,源测精度高达0.03%。
- 2024-08-08
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基于国产数字源表的纳米发电机电性能测试方案
纳米发电机是基于规则的氧化纳米线,在纳米范围内将机械能、热能等转化为电能,是世界上最小的发电机。目前主要包括:摩擦纳米发电机、压电纳米发电机、热释电纳米发电机、静电纳米发电机以及温差发电机等。
纳米发电机测试面临的挑战:
电流信号微弱
由于纳米发电自身的技术特点,电压基本在几伏甚至几十伏,而电流会低至uA甚至nA级别,如何精确的测量微小的电流信号,对测试仪表的精度和稳定性要求非常高。
内阻大,开路电压很难测准
通用的纳米发电技术,-般源内阻在几十到几百M0,较高的源内阻,限制了电压测量的灵敏度,普通数字万用表很难完成该类型的测试。
信号变化快,难以捕获电压或电流峰值
纳米发电机的性能主要通过其输出的峰值电流、峰值电压和峰值功率进行评估,但是机械的拉伸和冲击碰撞运动都是在短时间内完成,如果测试仪器的采样率不足,就很难准确测到电压或者电流峰值。
S\P系列源表支持四象限模式,可作为负载吸收能量;
源测精度高至0.03%,最小源测电流低至1pA;
输入阻抗高至TQ级,可精准测量材料的开路电压;
A400系列数据采集卡最高采样率高达2MS/s,同时输入阻抗达到1GQ,可满足纳米发电机高速采样的测试需求。
- 2024-07-23
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基于数字源表的柔性材料形变测试方案
柔性材料使用过程中形态的反复变化将影响材料的电学性能及寿命。形变测试是柔性材料性能表征的重要手段。
测试面临的挑战
依赖手动测试,缺乏标准化的测试系统
缺少软件,难以实时监测I-V的变化曲线
普赛斯提供标准化、高效率“动态’测试系统
配备多种测试系统夹具
可以模拟出拉、扭、弯、择、卷等5种基本动作,11个基础模拟测试动作;配套软件,自动描绘材料的I-V的曲线。
- 2024-07-16
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如何用数字源表表征导电水凝胶的电性能?
导电水凝胶将亲水性基质和导电介质有机结合起来,是一类兼具良好的可加工性、较高柔韧性和优异电化学性能的新型复合水凝胶,是未来柔性电子器件的理想材料。
水凝胶电导率测试常用四探针法进行测试,优势在于分离电流和电压电极,消除布线及探针接触电阻的阻抗影响。
对于离子型导电水凝胶,普赛斯P系列源表可提供最窄200us脉冲测试电压或电流,消除因直流电场弓|起的离子聚集问题的影响。
- 2024-06-12
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如何用数字源表快速扫描压力传感器IV特性曲线?
压力传感器分类
压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号,并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置,压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。常见的压力传感器有四种:应变式压力传感器、压阻式压力传感器、电容式压力传感器以及压电式压力传感器。
覆盖从到GQ宽电阻测试范围
半导体压力传感器是一种利用半导体材料在外力作用下,其电阻率会出现变化这一机理来进行检测的器件,具有灵敏度高,相应块、稳定性好、使用简单的特点,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井电力、船舶、机床、管道等众多行业。
半导体压力传感器根据材料的不同,其阻值跨度大,覆盖Q~GQ范围。针对不同材料的压力传感器进行分选,需要有高效的检测方案。
“五合一”数字源表有助提高测试工作效率
I-V测试是对待测器件(DUT)施加电压或电流,然后测试其对激励做出的响应。根据待测器件(DUT)的不同,信号电平可能相当低,需要高灵敏度源和测量仪器及测试技术,最大限度地减少误差的外部来源,而且需要有快的测试速度和高的测试可靠性做保证。
通常,压力传感器Ⅳ特性测试需要几台仪器完成,如数字表、电压源、电流源等。然而,由数台仪器组成的系统需要分别进行编程、同步、连接、测量和分析,过程既复杂又耗时,还占用过多测试台的空间。而且,使用单一功能的测试仪器和激励源还存在复杂的相互间触发操作,有更大的不确定度及更慢的总线传输速度等缺点。
实施I-V特性分析的最佳工具之一是数字源表(SMU)。数字源表作为独立的恒压源或恒流源、伏特计、安培计和欧姆表,还可用作精密电子负载。其高性能架构还允许将其用作脉冲发生器,波形发生器和自动电流-电压(I-V)特性分析系统,支持四象限工作。
利用源表SMU可以灵活的进行电阻测量
自2015年开始,普赛斯致力于数字源表的研究,并于2019年率先实现数字源表的国产化,陆续推出了高精度数字源表、插卡式源表等产品,通过不同技术组合,可以实现产品组合方案的多样化与最优化,满足从成本到性能上的不同客户需求,帮助用户轻松解决压力传感器测试中碰到的各种问题和需求,如:
(1)实时测试多种材料在同一压力条件下的电阻值的反应灵敏度;
(2)在低电压下进行下高范围跨度(Q、KQ、MQ、GQ)的电阻测量,测试设备输入电阻要求高﹔
(3)I/N曲线扫描;
(4)上位机实时显示各不同压敏电阻R/t曲线,并可记录存档。
常见问题
(1)检测时是否必须要用4线制接线法?
一般情况下没有必要。压力传感器的研发,就是在甄别出对压力最敏感的材料,并研究其特性。压力传感器的阻值远大于导线电阻,所以无需四线接线法。
(2)万用表能用于测试压力传感器吗?
万用表一般只适用于确定电阻的静态测试,对大范围大动态研发来说,数字源表是最佳选择。普赛斯自主研发的高精度源表具备大动态范围、高输入阻抗等优点,可覆盖Q~GQ不同阻值范围的压力传感器测试需求。
(3)源表与电阻计相比,优势在哪里?
源表和电阻计都可以通过IⅣ测量来换算出电阻,但是电阻计只支持恒流测压模式,而源表既支持恒流测压,也支持恒压测流模式;其次电阻计最小电流只能到nA级,而普赛斯数字源表支持pA级电流输出/测量能力。
(4)多通道R/t测试上位软件有哪些特点?
支持≤40通道同步实时绘制R/t 特性曲线;支持恒流源或恒压源自定义线性输出模式切换;电阻值量程动态自动变更;具有定时扫描及连续测试功能;测试频率依NPLC数值可调还具有可调式多点数据平滑R/t曲线切换;支持测试数据导出;支持以太网、RS-232、GPIB快速连接通讯等特点。
- 2024-05-28
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一键执行测试无忧:半导体参数分析仪助力IV+CV测试
- 2024-05-13
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SMU数字源表测试IC芯片电性能方案
芯片测试作为芯片设计、生产、封装、测试流程中的重要步骤,是使用特定仪器,通过对待测器件DUT(DeviceUnderTest)的检测,区别缺陷、验证器件是否符合设计目标、分离器件好坏的过程。其中直流参数测试是检验芯片电性能的重要手段之一,常用的测试方法是FIMV(加电流测电压)及FVMI(加电压测电流)。
传统的芯片电性能测试需要数台仪表完成,如电压源、电流源、万用表等,然而由数台仪表组成的系统需要分别进行编程、同步、连接、测量和分析,过程复杂又耗时,又占用过多测试台的空间,而且使用单一功能的仪表和激励源还存在复杂的相互间触发操作,有更大的不确定性及更慢的总线传输速度等缺陷,无法满足高效率测试的需求。
实施芯片电性能测试的最佳工具之一是数字源表(SMU),数字源表可作为独立的恒压源或恒流源、电压表、电流表和电子负载,支持四象限功能,可提供恒流测压及恒压测流功能,可简化芯片电性能测试方案。
此外,由于芯片的规模和种类迅速增加,很多通用型测试设备虽然能够覆盖多种被测对象的测试需求,但受接口容量和测试软件运行模式的限制,无法同时对多个被测器件(DUT)进行测试,因此规模化的测试效率极低。特别是在生产和老化测试时,往往要求在同一时间内完成对多个DUT的测试,或者在单个DUT上异步或者同步地运行多个测试任务。
基于CS系列多通道插卡式数字源表搭建的测试平台,可进行多路供电及电参数的并行测试,高效、精确地对芯片进行电性能测试和测试数据的自动化处理。主机采用10插卡/3插卡结构,背板总线带宽高达 3Gbps,支持 16 路触发总线,满足多卡设备高速率通信需求;汇集电压、电流输入输出及测量等多种功能,具有通道密度高、同步触发功能强、多设备组合效率高等特点,最高可扩展至40通道。
使用数字源表进行芯片的开短路测试(Open/Short Test)、漏电流测试(Leakage Test)以及DC参数测试(DC ParametersTest)。
开短路测试(Open-Short Test,也称连续性或接触测试),用于验证测试系统与器件所有引脚的电接触性,测试的过程是借用对地保护二极管进行的,测试连接电路如下所示:
漏电流测试,又称为Leakage Test,漏电流测试的目的主要是检验输入Pin脚以及高阻状态下的输出Pin脚的阻抗是否够高,测试连接电路如下所示:
DC参数的测试,一般都是Force电流测试电压或者Force电压测试电流,主要是测试阻抗性。一般各种DC参数都会在Datasheet里面标明,测试的主要目的是确保芯片的DC参数值符合规范:
- 2024-04-29
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如何用SMU源表分析二维材料电性能参数?
源于超薄的厚度引起的量子限域效应,使得二维材料在透明电极、光电探测器、气敏电阻、太阳能电池等领域得到广泛应用。霍尔效应及电阻率是表征纳米材料电性能的重要手段之一。
测试面临的挑战
电阻率及霍尔效应测试均是加流测压的过程,需要设备具备电流源以及电压表的功能。
不同种类的材料,电阻范围超宽,从mQ~GQ;
材料的电阻率及电子迁移率通常范围较大,需要设备具备的电流范围大。
SMU源表搭建方案优势
1、数字源表(SMU) 集电压源、电流源、电压表、电流表与一体,集成度高,方便使用
2、动态方位大,电流覆盖从1pA到4A范围
3、电阻覆盖从mQ到TO.之间
- 2024-03-15
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如何用SMU数字源表精准测量apd管的漏电流?
01 APD工作原理
APD雪崩光电二极管的工作原理是基于光电效应和雪崩效应,当光子被吸收时,会产生电子空穴对,空穴向P区移动,电子向N区移动,由于电场的作用,电子与空穴相遇时会产生二次电子,形成雪崩效应,从而使电荷载流子数目增加,电流增大,实现光电转换。
图:APD工作原理
02 APD测试挑战
在APD的光电特性中,暗电流是一个重要的参数。暗电流是指在没有光照射的情况下,APD中由于热激发等原因导致的电子漂移和电子-空穴对产生而产生的电流,暗电流测试的准确性对于评估APD的性能和稳定性非常重要。在进行APD暗电流测试时,通常面临如下挑战:
测试环境影响
在进行暗电流测试时,需要确保测试环境中没有光照射,光照会激发APD中的载流子,导致暗电流的增加,从而影响测试结果的准确性。
连接电路影响
暗电流的测试通常需要提供一个反向偏压,纵观目前的电流表和电流计,都不具备提供偏压的功能,因此必须在电流表的回路中加入电压源。但这样会使测试系统变得复杂,引入更多干扰条件,导致暗电流的测试精度无法保证。
03 APD暗电流测试解决方案
目前暗电流测试的最佳工具之一是数字源表(SMU),数字源表可作为独立的恒压源或恒流源、伏特计、安培计和欧姆表,还可用作精密电子负载,其高性能架构还允许将其用作脉冲发生器、 波形发生器和自动电流-电压(I-V)特性分析系统,支持四象限工作。
采用数字源表进行暗电流测试时,需要注意以下事项:
三同轴线缆连接
APD暗电流测试连接线通常会选择使用低噪声、低电阻的导线,三同轴线缆具有良好的导电性能和抗干扰能力,适合用于传输微弱信号,可以减少测试过程中的干扰和误差。
如下图三同轴线缆的半剖图,多层绝缘屏蔽具有良好的抗干扰能力。
图:三同轴线缆半剖图
(1导体;2绝缘;3内屏蔽层;4中间层;5外屏蔽层;6外护套)
屏蔽外部电磁信号干扰
测试系统架构图如下图所示,数字源表(SMU)连接到光电二极管上,该光电二极管安放在一个电屏蔽的暗箱中,为了对敏感的电流测量进行屏蔽使其不受外部干扰的影响,通过将屏蔽箱与数字源表(SMU)的低端相连,可以形成一个封闭的金属屏蔽环境,有效地阻止外部电磁干扰信号的进入,保护测试信号的准确性和稳定性。
图:测试系统架构
预留充足的测量时间
在进行暗电流测试时,需要考虑测试时间的长短。通常情况下,这种现象可能是由于APD内部的一些因素导致的,例如载流子的生成和收集过程。随着测试时间的推移,由于暗电流源的累积或者其他因素的影响,暗电流会逐渐增加至一个稳定的数值。
此外,对于测量得到的暗电流数据,需要进行适当的处理和分析,以确保测试结果的准确可靠。下图为普赛斯数字源表(SMU)测试完成后,上位机软件通过数据处理给出的测试结果以及测试曲线。
图:测试结果
图:测试曲线
- 2024-02-28
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太阳能电池片量子效率检测系统测试项目有哪些?
在太阳能电池光电性能测试中,量子效率包含着太阳能电池光电转换能力等许多信息。它不但能反映太阳能电池内各层材料的质量,也能反映减反膜、辐照损伤和各个界面层的质量。
光谱响应(Spectral Rsponsee,SR):表示不同波长入射光能转换成电能的能力,通常定义为输出电流与入射光功率之比:R(λ)=I(λ)/P(λ)。
外量子效率(External Quantum Efficiency,EQE):单位时间内从太阳电池产生的电子数量与单位时间内照射在太阳电池表面光子数量的比值:
EQE(λ)=1240∗R(λ)/λ
内量子效率(internal Quantum Efficiency,IQE):单位时间内从太阳电池产生的电子数量与单位时太阳电池吸收的光子数量的比值:
IQE(λ)=EQE(λ)/1−Reflectance(λ)
量子效率检测系统测试项目
1、光谱响应度
2、外量子效率
3、内量子效率
4、发射率、透射率
5、短路电流密度
量子效率检测系统适用材料/器件
1、染料敏化电池、量子点电池、有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、铟镓砷、碲化镉、铜铟硒等。
2、单结、多结、PERC/HIT/IBC等结构、高聚光类型、薄膜与正反结构等电池。
- 2024-01-22
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国产SMU数字源表+探针台—打造微电子器件材料测试系统
在半导体材料和器件的研究中,电性能测试是必不可少的环节。随着半导体技术的提升,微电子工艺逐渐复杂,如何对微电子材料器件进行高效率测试成为业内关注的重点。普赛斯仪表陆续推出多型号国产化数字源表SMU,为进一步打通测试融合壁垒,打造闭环解决方案,通过对半导体高端测试装备上下游产业链的垂直整合,晶圆级微电子材料器件测试系统应运而生!
普赛斯数字源表SMU是整个测试系统的核心部分,用户可以根据材料器件不同的电流、电压,配置不同规格参数的源表和探针台。
更高效:灵活测试:
体积小巧,节省实验台空间
接线简单,无需繁杂的同步触发操作
适应多种测量模式,如四探针、三同轴等
更可靠:广泛应用:
利用S/P系列国产化高精度数字源表+探针台的测试系统,可以为您完成任何晶圆、芯片、微小电子器件的测试。
目前,普赛斯仪表已拥有涵盖直流源表、脉冲源表、窄脉冲源、大电流脉冲源、高电流源、高电压源、大功率激光器测试电源、插卡式源表、数据采集卡、脉冲恒压源等完整的国产化数字源表解决方案,可为不同领域、不同需求的用户提供全方位的测试支持,打造高效、灵活的微电子材料器件测试系统!
- 2023-12-21
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基于SMU数字源表的微电子和集成电路实训平台系统方案
PART/1
构建微电子和集成电路
实验教学平台
微电子和集成电路涵盖物理学、电子学、材料科学、集成电路设计与制造等学科,在产业上又分为设计、制造和封测三大环节,封测是集成电路产品制造的后道工序,测试环节价值占封测比例约15%-20%,封装测试约占芯片总成本的20%。随着国内半导体产业的发展,集成电路旨在开发性能更优、功能更强、更符合市场发展需求的芯片、器件,测试的技术及方法也不断更新,这对集成电路产业链的人才培养模式产生了挑战。
普赛斯仪表致力于为高校打造芯片及功率器件测试平台,提高学生动手实践能力,利用迅速革新的产品解决方案,帮助学生在实践中捕获、测量、分析和模拟芯片、器件世界。
PART/2
基于SMU源表的微电子和集成电路
实训平台系统方案
依托丰富的半导体行业应用背景与领先的测试测量技术,普赛斯仪表推出基于SMU源表的微电子和集成电路实训平台系统方案,提供多学科实验实训测试解决方案,携手高校共同培养面向未来行业需求的高水平测试人才。
01
外观简洁紧凑集成度高
整体布局合理,兼顾外形的简洁和美观,与实验室环境匹配。
02
通用开放型仪表平台
以SMU为核心,覆盖材料器件的直流特性测试和动态参数测试实验。
03
模块化设计实验夹具盒
根据专业课程来选择相匹配的实验夹具盒,预留丰富的端口及标识。
04
引入集成电路测试工业技术
集成电路测试工业软件开发工具链集合多种测试所需工业仪表于一体。
05
满足循序渐进的教学需求
测试仪器外接接口与开放面包板区域配合,兼顾电路等课程的衔接。
06
软件集成功能强
软件系统集成了所有仪表的功能,可以方便在软件端进行仪表操作。
07
课赛结合教学新模式
接轨集成电路测试领先技术和人才需求,课赛结合锻炼动手实践能力。
08
接轨行业应用
设置与行业实际应用接轨的测试区域,提供多种封装的测试夹具盒。
09
复合型人才的培养
全方位覆盖科研、教学、实验、技能等综合性人才培养需要。
PART/3
高校科研,聚焦前沿科学的
测试测量应用
在新材料与纳米技术、钙钛矿、半导体分立器件、MEMS和半导体传感器、射频/微波毫米波器件、忆阻器、霍尔效应、短波长LED、激光器、光电探测器等材料和器件的研究中,测试测量是必不可少的环节之一,基于普赛斯数字源表SMU和专用的半导体测试设备,搭建一套晶圆级别的微电子材料器件测试系统,助力前沿材料研究、半导体芯片器件设计以及先进工艺的开发与验证。
此外,随着新能源车、光伏、储能、清洁能源的大规模推广及应用,需要大量高压、以及超高压的IGBT以及IGBT模块。普赛斯高精度数字源表将提供无与伦比、高效精准的静态参数量测,这是实现碳中和未来非常重要的环节。
结语
从实验教学到科学研究,普赛斯仪表高度重视产学研合作,与多所高校携手进行微电子方向实验测试教学平台的规划,以及学科前沿的微电子教学实验室的建设;助力高校构建科学且完善的实验实训测试内容及体系,使学生深入掌握微电子和集成电路测试相关理论知识和全套实验测试能力,为专业人才的培养打下坚实基础。
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基于SMU数字源表的微电子和集成电路实训平台系统方案
- 2023-12-13
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数字源表IV扫描光耦/mos静态电特性参数
一、高校集成电路实验室建设中的痛点
1、可定制化程度低,支出成本高。采用教育型专用仪器仪表,功能比较单一,复用率较低,只能采购多种类型的仪器,支出成本高。
2、实验仪器台套数少,实验周期长。实验仪表台数少,实验课程周期长,与理论课的时间兼容性差。
3、实验过程不透明,缺乏动手能力培养。仪表仪表集成度较高,而且操作模式较傻瓜,实验过程不透明。
4、实验课程内容老旧,与产业不同步。半导体行业发展日新月异,测试的技术及方法不断更新,而高校实验教学内容依然延续之前的模式,与产业脱节。
二、普赛斯:基于SMU源表的微电子和集成电路实训中心解决方案
三、方案特色:
1、外观简洁紧凑集成度高
整体布局合理,兼顾外形的简洁和美观,与实验室环境匹配。
2、通用开放型仪表平台
以数字源表(SMU)为核心,覆盖所有材料器件的直流特性测试;示波器、信号源、数字电桥等通用仪表完成动态参数测试实验。
3、模块化设计实验夹具盒
根据专业课程内容来选择相匹配的实验夹具盒,可以兼容SOP、SOT、TO等不同封装的器件,预留丰富的端口及标示,提升测试效率。
4、引入集成电路测试工业技术
与行业一致的集成电路测试工业软件开发工具链集合多种集成电路测试所需工业仪表与一体。
5、满足循序渐进的教学需求
保留测试仪器外接接口,与专门设置的开放面包板区域配合,学生可以从最基本的手动测试开始逐步学习,兼顾与电路等前序课程的衔接过渡。
6、软件集成功能强
软件系统集成了所有仪表的功能,可以方便在软件端进行仪表操作;学生可以快速调用,方便实验操作。
7、课赛结合教学新模式
IECUBE-3100作为“全国大学生集成电路创新创业大赛”测试赛道指定竞赛平台,接轨集成电路测试行业领先技术和人才需求,开设”集成电路测试”课程,课赛结合锻炼学生动手实践能力。
8、接轨行业应用
设置与集成电路行业实际工业应用接轨的自动化测试区域,通过2个PCI接口可同时接入2个测试Load Board,完成包含并行测试在内的自动化测试应月。
9、复合型人才的培养
全方位覆盖科研、教学、实验、技能培养需要,人才培养覆盖从基础到科研等综合型。
四、实训项目及支撑课程:
支撑集成电路、微电子等专业相关课程的教学与实训,能够进行项目开发和师资培训,打造芯片及功率器件测试实践实训中心
普赛斯推出的教学实训平台是以工程教育专业认证为参与高校专业建设,以信息化构建学习者为中心的教育生态,培养集成电路硬件测试人才。为学生提供丰富的教学资源以及贴近现实的产业环境,支撑集成电路相关课程的教学与实训,且能进行项目开发和师资培训,打造集成电路人才培养实践中心,以培养高层次的工程实践能力强的毕业生,提高院校整体教学实力
- 2023-12-07
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半导体电学特性测试系统-1200V/100A半导体参数分析仪
概述:
SPA-6100半导体参数分析仪是武汉普赛斯自主研发、精益打造的一款半导体电学特性测试系统,具有高精度、宽测量范围、快速灵活、兼容性强等优势。产品可以同时支持DC电流-电压(I-V)、电容-电压(C-V)以及高流高压下脉冲式I-V特性的测试,旨在帮助加快前沿材料研究、半导体芯片器件设计以及先进工艺的开发,具有桌越的测量效率与可靠性。
基于模块化的体系结构设计,SPA-6100半导体参数分析仪可以帮助用户根据测试需要,灵活选配测量单元进行升级。产品支持Z高1200V电压、100A大电流、1pA小电流分辨率的测量,同时检测10kHz至1MHz范围内的多频AC电容测量。SPA-6100半导体参数分析仪搭载普赛斯自主开发的专用半导体参数测试软件,支持交互式手动操作或结合探针台的自动操作,能够从测量设置、执行、结果分析到数据管理的整个过程,实现高效和可重复的器件表征;也可与高低温箱、温控模块等搭配使用,满足高低温测试需求。
产品特点:
30μV-1200V,1pA-100A宽量程测试能力;
测量精度高,全量程下可达0.03%精度;
内置标准器件测试程序,直接调用测试简便;
自动实时参数提取,数据绘图、分析函数;
在CV和IV测量之间快速切换而无需重新布线;
提供灵活的夹具定制方案,兼容性强;
免费提供上位机软件及SCPI指令集;
典型应用:
纳米、柔性等材料特性分析;
二极管;
MOSFET、BJT、晶体管、IGBT;
第三代半导体材料/器件;
有机OFET器件;
LED、OLED、光电器件;
半导体电阻式等传感器;
EEL、VCSEL、PD、APD等激光二极管;
电阻率系数和霍尔效应测量;
太阳能电池;
非易失性存储设备;
失效分析;
系统技术规格
订货信息
模块化构成
低压直流I-V源测量单元
-精度0.1%或0.03%可选
-直流工作模式
-Z大电压300V,Z大直流1A或3A可选
-最小电流分辨率10pA
-四象限工作区间
-支持二线,四线制测试模式
-支持GUARD保护
低压脉冲I-V源测量单元
-精度0.1%或0.03%可选
-直流、脉冲工作模式
-Z大电压300V,Z大直流1A或3A可选,Z大脉冲电流10A或30A可选
-最小电流分辨率1pA
-最小脉宽200μs
-四象限工作区间.
-支持二线,四线制测试模式
-支持GUARD保护
高压I-V源测量单元
-精度0.1%
-Z大电压1200V,Z大直流100mA
-最小电流分辨率100pA
-一、三象限工作区间
-支持二线、四线制测试模式
-支持GUARD保护
高流I-V源测量单元
-精度0.1%
-直流、脉冲工作模式.
-Z大电压100V,Z大直流30A ,Z大脉冲电流100A
-最小电流分辨率10pA
-最小脉宽80μs
-四象限工作区间
支持二线、四线制测试模式
-支持GUARD保护
电压电容C-V测量单元
-基本精度0.5%
-测试频率10hZ~1MHz,可选配至10MHz
-支持高压DC偏置,Z大偏置电压1200V
-多功能AC性能测试,C-V、 C-f、 C-t
硬件指标-IV测试
半导体材料以及器件的参数表征,往往包括电特性参数测试。绝大多数半导体材料以及器件的参数测试,都包括电流-电压(I-V)测量。源测量单元(SMU) ,具有四象限,多量程,支持四线测量等功能,可用于输出与检测高精度、微弱电信号,是半导体|-V特性测试的重要工具之-。SPA-6100配置有多种不同规格的SMU,如低压直流SMU,低压脉冲SMU,大电流SMU。用户可根据测试需求灵活配置不同规格,以及不同数量的搭配,实现测试测试效率与开支的平衡。
灵活可定制化的夹具方案
针对市面上不同封装类型的半导体器件产品,普赛斯提供整套夹具解决方案。夹具具有低阻抗、安装简单、种类丰富等特点,可用于二极管、三极管、场效应晶体管、IGBT、SiC MOS、GaN等单管,模组类产品的测试;也可与探针台连接,实现晶圆级芯片测试。
探针台连接示意图