Keithley Instruments ha ampliato la sua famiglia di unità di alimentazione e misura per collaudi parametrici SourceMeter con il modello 2657A dedicato alle prove di dispositivi di potenza ad alta tensione.

Il generatore da 180 W integrato nello strumento SourceMeter 2657A può erogare tensioni di prova fino a 3.000V, mentre il multimetro di misura da 6 ½ cifre può rilevare correnti anche di soli 1 fA.

Il modello 2657A è stato ottimizzato poter collaudare e caratterizzare semiconduttori di potenza ad alta tensione, come diodi, FET e IGBT, tra cui i più recenti dispositivi elettronici fabbricati con materiali innovativi quali quali nitruro di gallio (GaN), carburo di silicio (SiC) e altri materiali semiconduttori composti.

Lo strumento proposto da Keithley può anche essere impiegato per la caratterizzazione di transistor ad alta velocità e l’esecuzione di collaudi per la verifica della tensione di rottura (breakdown) e delle correnti di perdita (leakage) su un’ampia gamma di dispositivi elettronici utilizzando tensioni di stimolo fino a 3.000V.

Come ogni altro componente della famiglia SourceMeter 2600A, anche il nuovo modello 2657A mette a disposizione funzioni flessibili di erogazione/assorbimento (source/load) di tensione e corrente su quattro quadranti abbinate a misuratori di tensione e corrente di precisione.

L'unità di alimentazione integrata in SourceMeter 2657A può erogare o assorbire fino a 180 W di potenza continua (±3,000 V a 20mA, ±1500V a 120 mA).

La risoluzione pari a 1 fA del multimetro integrato nel modello 2657A permette di effettuare misure veloci e accurate inferiori al pA anche nel caso in cui vengano erogate tensioni fino a 3000 V.

Per meglio caratterizzare del comportamento nello stato stazionario e in quello transitorio, nel modello 2657A è possibile scegliere tra due modalità di misura, digitalizzazione e integrazione, onde poter verificare con la massima accuratezza anche gli effetti termici contraddistinti da variazioni molto rapide.

Due convertitori A/D indipendenti per la misura di corrente e tensione definiscono ciascuna modalità di funzionamento, dando luogo a letture simultanee per ottenere risultati accurati senza penalizzare la velocità complessiva del collaudo.

I convertitori A/D a 18 bit usati per la modalità di misura mediante digitalizzazione supportano una velocità di campionamento di 1 MHz per l’acquisizione simultanea di transitori di corrente e di tensione.

La modalità di misura a integrazione, basata su convertitori A/D a 22 bit, permette di ottimizzare il funzionamento dello strumento in tutte quelle applicazioni che richiedono i più elevati livelli di risoluzione e accuratezza possibili. In tal modo vengono assicurate misure precise di correnti e tensioni di valore estremamente basso tipiche dei dispositivi della prossima generazione.

Una soluzione completa per lo sviluppo dei test

La caratterizzazione dei dispositivi può essere effettuata senza bisogno di installare software o programmare con TSP Express, l’utility software per la caratterizzazione parametrica I-V basata su LXI di Keithley.

Molto semplicemente gli utenti possono collegare un PC alla porta LAN LXI e accedere a TSP Express con qualsiasi browser Web che supporti Java.

I risultati dei collaudi possono essere visualizzati in formato grafico oppure tabellare e quindi esportati come file .csv per l’utilizzo con i tradizionali applicativi spreadsheet.

Per generare sequenze di test il modello 2657A prevede due ulteriori tool: Test Script Builder, per creare, modificare, eseguire il debug, far girare e gestire gli script TSP,  e un driver LabVIEW basato su IVI, che semplifica l’integrazione dello strumento SourceMeter 2657A in sequenze di collaudo personalizzate gestite tramite LabVIEW.

L’applicativo Test Script Builder integra nuove funzioni di debugging per semplificare e conferire maggiore produttività allo sviluppo del programma di collaudo.

Per la caratterizzazione dei componenti è altresì disponibile come opzione il software ACS Basic Edition. La più recente release di questo software integra un’ampia gamma di funzionalità per la caratterizzazione di componenti ad alta corrente ed elevate tensioni.

Le librerie di misura integrate sono state aggiornate per supportare il funzionamento in modalità continua (DC) e impulsive sia del modello 2657A ad alta tensione, sia del modello 2651A ad alta corrente.

Queste librerie permettono di automatizzare le prove su un’ampia gamma di dispositivi di potenza, tra cui FET, BJT, diodi, IGBT e molti altri. Una particolare modalità, denominata “Trace Mode” permette di controllare in tempo reale l’uscita in corrente o in tensione dello strumento mediante un semplice cursore.

Sonde e attrezzature di collaudo

Il modello 2657A può essere collegato ad altri strumenti di un sistema di collaudo mediante un cavo coassiale di tipo SHV (Safe High Voltage) standard compatibile con le esistenti applicazioni di collaudo ad alta tensione.

Per le applicazioni nelle quali è necessario sfruttare al massimo le capacità di misura di basse correnti dello strumento, Keithley mette a disposizioni speciali connessioni ad alta tensione (HV) triassiali (con funzioni di guardia) al fine di ottimizzare l’accuratezza di misura del modello 2657A.

La nuova fixture di collaudo opzionale modello 8010 permette inoltre di effettuare le connessioni necessarie per il collaudo di dispositivi ad alta potenza già ospitati nel loro package a tensioni fino a 3.000 V (o 100 A).

Grazie a questa attrezzatura di collaudo, risulta estremamente semplice e sicuro configurare un sistema di misura che comprenda il modello 2657A ad alta tensione, uno o due modelli 2651A ad alta corrente e fino a un massimo di tre unità di alimentazione e misura (SMU), quali  altri strumenti della serie 2600A o il sistema per la caratterizzazione dei semiconduttori 4200-SCS (Semiconductor Characterization System).

Oltre alle connessioni standard a banana, sono previstee porte per oscilloscopio e sonda termica sul pannello posteriore al fine di semplificare l’integrazione di sistema e consentire ulteriori caratterizzazioni dei dispostivi.