Neues SourceMeter deckt Anwendungen in Forschung, Entwicklung und Produktionstest ab Keithley: Multifunktionales Testsystem für Leistungshalbleiter

Das SourceMeter 2651A von Keithley punktet mit einem weiten Strombereich.
Das SourceMeter 2651A von Keithley punktet mit einem weiten Strombereich.

Die SourceMeter-Familie 2600A von Keithley hat Zuwachs bekommen. Das multifunktionale High-Power-System-SourceMeter 2651A wurde speziell für die Charakterisierung von Leistungselektronik entwickelt. Das Besondere daran ist sein weiter Strombereich.

Keithley, bislang eher bekannt für Messgeräte für kleinste Ströme, entwickelt sich mit dem neuesten Modell seiner SourceMeter-2600A-Serie hin zu größeren Strömen. Damit zielt das Unternehmen unter anderem auf die Anforderungen der Leistungselektronik ab. Denn es ist der Strombereich, der oft entscheidend ist für eine ganze Reihe von Anwendungen in der Forschung und Entwicklung sowie für Zuverlässigkeits- und Produktionstests von HBLEDs, Leistungshalbleitern, DC-DC-Wandlern, Batterien und anderen Komponenten, Modulen und Baugruppen für hohe Leistungen. Hier punktet der 2651A: Als Quelle oder Senke liefert er eine Impulsleistung von bis zu 2000 W (±40 V, ±50 A) oder eine DC-Leistung von bis zu 200 W (±10 V bei ±20 A, ±20 V bei ±10 A, ±40 V bei ±5 A). Darüber hinaus sind genaue Messungen bis hinab zu 1 pA und 100 µV mit einer Geschwindigkeit von bis zu einer Messung pro µs möglich.

Wie alle Geräte der Serie 2600A wartet der 2651A mit einer flexiblen Vier-Quadranten-Spannungs- und -Stromquelle/Last mit hochgenauen Volt- und Amperemetern aus. Es kombiniert die Funktionen mehrerer Geräte in einem kompakten Gerät: Halbleiter-Charakterisierungssystem, Präzisionsstromversorgung, Stromquelle, DMM, Arbitrary Waveform Generator, U- und I-Impulsgenerator, elektronische Last und Trigger-Controller. Mit Hilfe von Keithleys TSP-Link-Technologie (TSP steht für Test Script Prozessor) lässt es sich zudem auf ein voll synchronisiertes mehrkanaliges System erweitern.

Durch Parallelschaltung zweier 2651A mittels TSP-Link lässt sich der Strombereich des Systems von 50 A auf 100 A erweitern. Werden zwei Geräte in Reihe geschaltet, kann der Spannungsbereich von 40 V auf 80 V erweitert werden. Zudem lässt sich der Test durch den in allen Geräten der Serie 2600A enthaltenen embedded Test-Script-Prozessor vereinfachen, weil sich so mehrere Geräte als ein Instrument ansprechen lassen und sie dadurch optimal zusammenarbeiten. Der im 2651A eingebaute Trigger-Controller kann die verbundenen Kanäle zudem innerhalb von 500 ns synchronisieren.

Dank seines großen Dynamikbereiches eignet sich das SourceMeter 2651A für den Test unterschiedlichster Leistungsanwendungen mit hohen Strömen:

  • Charakterisierung und Test von Leistungshalbleitern, HBLEDs und optischen Bauteilen
  • Charakterisierung von GaN, SiC und anderen Halbleitern und Bauteilen
  • Charakterisierung der Halbleiter-Sperrschichttemperatur
  • Zuverlässigkeitstests
  • Sehr schnelle und genaue Digitalisierung
  • Studien zur Elektromigration

Zwei Messmodi: digitalisieren oder integrieren

Das SourceMeter 2651A unterstützt digitalisierende und integrierende Messungen und deckt dadurch sowohl kurzzeitige Ereignisse, als auch ein konstantes Verhalten ab. Je zwei unabhängige A/D-Wandler stehen für jeden der beiden Modi zur Verfügung, einer für Strom und der andere für Spannung. Somit ist gleichzeitig ein genaues Rücklesen der Quellen möglich, ohne dass der Testdurchsatz eingeschränkt wird.

Die 18-Bit-A/D-Wandler im digitalisierenden Messmodus erlauben bis zu einer Million Messungen pro Sekunde, so dass eine kontinuierliche Erfassung in Schritten von einer Mikrosekunde möglich ist. Dieser Modus eignet sich daher speziell für die Signalerfassung und für die Messung kurzzeitiger Signale.

Alle Varianten der Serie 2600A beinhalten zudem einen Modus für integrierende Messungen. Er basiert auf einem 22-Bit-A/D-Wandler und optimiert das Messgerät für Anwendungen, die eine höchstmögliche Messgenauigkeit und Auflösung erfordern. Dies gewährleistet genaue Messungen sehr kleiner Ströme und Spannungen, beispielsweise in Bauteilen der nächsten Generation.

Keine Bauteil-Eigenerwärmung während des Tests

Ein gängiges Problem bei Leistungshalbleitern und -materialien ist die Eigenerwärmung der Bauteile während des Tests. Um dieses Problem zu minimieren, unterstützen die Quellen- und Messfunktionen des 2651A schnelle Impulse mit hoher Genauigkeit. Die Impulsbreite ist dabei von 100 µs bis DC und das Tastverhältnis von 1 bis 100 Prozent einstellbar.

TSP Express, die LXI-basierte I-U-Testsoftware-Utility von Keithley, ist bereits im Gerät enthalten, so dass keine zusätzliche Softwareinstallation oder Programmierung erforderlich ist. TSP Express liefert die zu ermittelnden Bauteildaten für grundlegende, aber auch komplexe Tests in nur drei einfachen Schritten: anschließen, konfigurieren und erfassen. Es vereinfacht auch den Anschluss der Instrumente.