泰克Keithley SMU 2400 圖形系列 SourceMeter儀器具有溯源、測量、繪圖和分析功能觸手可及 Keithley 的創新圖形源測量單元儀器可直觀使用及最大限度降低儀器學習曲線。 這些觸摸屏儀器可應對低至高功率應用，例如檢定新高級材料、現代半導體、電化學電池、電池、電源管理與電路保護裝置、太陽能電池、高亮度 LED 等。 源和測量功能的范圍為 10A 脈沖至 10fA，以及從 200V 至 10nV。 對于超出該范圍的選擇，或對于雙通道 SMU 儀器，請考慮 2600B 或 2650 系列 SMU 儀器。
泰克Keithley 2400系列SourceMeter®(源測量單元，SMU)儀器是集高精度電源、電流源、電壓源、電子負載和測量功能于一體的多功能設備，廣泛應用于半導體、材料科學、新能源等領域的精密測試。其核心優勢在于四象限輸出能力(可同時輸出/吸收電流和電壓)和高精度測量(低至pA級電流和μV級電壓分辨率)，以下是其主要測試用途及典型應用場景：
一、核心測試功能
四象限工作模式
象限Ⅰ(+V, +I)：作為電源輸出正向電壓和電流(如為器件供電)。
象限Ⅱ(+V, -I)：吸收電流(如測試電池充電/放電特性)。
象限Ⅲ(-V, -I)：輸出負電壓并吸收電流(如反向偏置測試)。
象限Ⅳ(-V, +I)：負電壓下輸出電流(如測試雙向器件)。
關鍵參數測量
電壓范圍：±200V(型號2400)至±1000V(擴展型號)。
電流范圍：±1A(2400)至±10A(大電流型號)。
分辨率：電壓可達0.1μV，電流低至10fA(部分型號)。
二、典型測試用途
1. 半導體器件特性分析
二極管/晶體管IV曲線：
自動掃描正向/反向偏置電壓，繪制IV曲線，提取閾值電壓、漏電流、擊穿電壓等參數。
案例：測試SiC MOSFET的導通電阻(Rds(on))和反向恢復特性。
光電二極管/太陽能電池效率：
模擬光照條件(輸出電流源)，測量光電流-電壓特性(Isc, Voc, FF, 轉換效率)。
存儲器單元讀寫特性：
施加編程/擦除脈沖電壓，測試阻變存儲器(RRAM)的電阻切換特性。
2. 材料電阻率與霍爾效應測試
四探針法電阻率測量：
通過恒流源輸出電流，測量材料電壓降，計算薄層電阻(Rsq)和體電阻率。
霍爾效應分析：
在磁場中施加電流，測量霍爾電壓，計算載流子濃度和遷移率。
3. 納米器件與低功耗器件測試
納米線/二維材料電學特性：
測量超低電流(pA~nA級)，分析量子點、石墨烯器件的輸運特性。
IoT傳感器功耗分析：
模擬電池供電，記錄休眠/工作模式下的微安級電流瞬態，優化功耗設計。
4. 電池與能源器件測試
充放電循環測試：
作為可編程電子負載，模擬恒流充電(CC)、恒壓充電(CV)及放電過程，記錄容量衰減。
燃料電池極化曲線：
掃描電流密度，測量電壓輸出，評估催化劑性能。
5. 自動化生產測試(ATE)
晶圓級參數測試：
集成探針臺，批量測試芯片的DC參數(如閾值電壓、漏電流)。
功率模塊靜態參數測試：
快速測量IGBT的Vce(sat)、柵極電荷(Qg)等，滿足產線高吞吐需求。
6. 可靠性測試與失效分析
TDDB(時間依賴性介電擊穿)：
施加恒定電壓，監測漏電流隨時間變化，評估氧化層壽命。
HCI(熱載流子注入)效應：
在高電場下測試晶體管參數漂移，預測器件可靠性。
三、獨特優勢與功能擴展
高精度與低噪聲
采用Guard技術減少漏電流，支持遠程Sense補償線損，確保微弱信號測量準確性。
脈沖模式測試
支持μs級脈沖輸出，避免自熱效應影響器件特性(如LED瞬態效率測試)。
集成自動化與多通道控制
通過GPIB、LAN、USB接口與LabVIEW、Python等軟件交互，支持多臺SMU級聯構建多通道測試系統。
案例：8通道SMU系統并行測試OLED像素單元均勻性。
安全與保護功能
過壓/過流/過溫保護，防止被測器件(DUT)損壞，特別適用于高價值樣品測試。
四、典型型號對比與選型建議
選型指南：
常規半導體測試：2400系列性價比高，覆蓋多數中壓/中流需求。
高壓/高阻測試：選擇2410或2461(最高1100V)。
科研與精密測量：2450系列配備觸摸屏，支持交互式IV曲線繪制。
五、行業應用案例
半導體Fab實驗室：
使用2450測試FinFET器件的亞閾值斜率(Subthreshold Swing)，優化柵極介電層設計。
新能源研究院：
多臺2400級聯測試鈣鈦礦太陽能電池模塊的串聯電阻匹配。
汽車電子產線：
集成SMU到ATE系統，快速測試車規級MCU的I/O端口漏電流。
Keithley 2400系列SMU憑借其多功能、高精度和靈活的自動化能力，成為從研發到量產的關鍵測試工具。用戶需根據被測器件的電壓/電流范圍、精度要求及測試場景(靜態/瞬態)選擇合適型號，并搭配探針臺、溫控系統等外圍設備構建完整解決方案。
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