Bazı kaynak/monitör üniteleri (SMU'lar) yalnızca bir çalışma moduna sahipken, M96xxA PXI SMU ailesi ve PZ2100A modüler SMU ailesi ürünleri birden fazla çalışma modunu destekler. Bu modlar normal, güç kaynağı, yüksek kapasitans ve lazer diyottur. Bu makalede , her biri ele alınacak ve ve her birini ne zaman kullanmanız gerektiğine dair örneklerler verilecek.
Normal SMU çalışma modu (adından da anlaşılacağı gibi) SMU'nun geleneksel çalışma modudur. Normal modda SMU, kullanıcı tarafından belirlenen sınır (veya uyumluluk) değeri dahilinde voltaj veya akım uygulanabilir ve ölçülebilir. En yaygın kaynak ve ölçüm uygulamaları için normal mod en iyi seçimdir. Ancak SMU'lar normal modda çalıştıklarında özel uygulamaların ihtiyaçlarını karşılamayabilir. Normal modda SMU'lar kullanıcı tarafından belirlenen sınır değere bağlı kalmalıdır. Bu, SMU'nun yükselme sürelerini kontrol ederek sınır değerini aşmaması anlamına gelir. Açıkçası, kullanıcının ultra hızlı yükselme sürelerine ihtiyacı varsa, normal modda çalışmak en iyi seçim olmayabilir.
Tersine, büyük kapasitif yükleri sürerken çıkış çok hızlı yükselirse SMU'lar bazen çınlayabilir veya salınabilir. Bu durumdan kaçınmak için SMU'nun çıkış yükselme süresini azaltması gerekir. Son olarak, darbeli ölçümler yaparken bazı SMU'lar, SMU'nun normal modda üretebileceğinden daha kısa ve daha temiz voltaj ve akım darbeleri üretmelerini sağlayan özel bir modu destekler. Bu nedenle, başlangıçta belirtildiği gibi normal SMU modu genel amaçlı SMU uygulamaları için en iyisi olsa da, diğer SMU modları özel ölçüm ihtiyaçlarını desteklemektedir.
Güç kaynağı SMU çalışma modu, normal SMU çalışma moduna göre daha hızlı çevirme hızları sağlar, ancak yalnızca voltaj kaynağı/akım ölçümü yapılandırmasında çalışmayı destekler. Tüm M96xxA PXI SMU'ları, PZ2100A modüler SMU cihazları güç kaynağı modunu destekler. Adından da anlaşılacağı gibi güç kaynağı modu, bir SMU'nun SMU'dan çok bir güç kaynağı gibi çalışmasını istediğinizde kullanışlıdır. Güç kaynağı modunda çalışırken SMU'dan DUT'a akan ani akım, daha hızlı bir yükselme süresi sağlamak için ayarlanan sınır değerini kısa süreliğine (yaklaşık 100 mikrosaniye için) aşabilir. Güç kaynağı modu sabit, otomatik ve kesintisiz ölçüm aralığını destekler, ancak sabit ölçüm aralığı kullanılırken tüm ölçüm aralıkları mevcut değildir.
Hızlı darbeli SMU'lar (M9602A, M9603A, PZ2120A ve PZ2121A) yüksek kapasitans ve lazer diyot modlarını destekleyen tek SMU'lardır. Anlaşılması daha kolay olduğu için önce yüksek kapasitans modunu ele alacağım. SMU normal moddayken 0,01 mikrofaraddan büyük yükleri sürerken salınımlar veya çınlamalar meydana gelebilir. Bu durumlarda, SMU'yu yüksek kapasitans moduna geçirmek çıkışı stabilize etmeye yardımcı olabilir (yükselme süreleri azalacak olsa da). Yüksek kapasitans modunda SMU 100 mikrofarad'a kadar yükler için kararlı kalabilir. Bununla birlikte, yüksek kapasitans modu yalnızca SMU bir kuvvet gerilimi ve ölçüm akımı yapılandırmasında olduğunda çalışır ve yalnızca sabit ve kesintisiz ölçüm aralığını destekler. Ayrıca, sabit ölçüm aralıklarının yalnızca bir alt kümesi kullanılabilir (10 mA ila 5 A).
Lazer diyotun: lazer diyotları test ederken hızlı atım elde etmek için neden özel bir SMU moduna ihtiyacımız var? Bunu açıklamak için öncelikle temel SMU çalışmasını gözden geçirmemiz gerekir. SMU'lar, çıkışlarını sürekli olarak izleyen ve yük koşullarındaki beklenmedik değişiklikleri telafi etmek için kaynak devresini ayarlayan dahili geri besleme devresine sahiptir. Bu, SMU'ların doğru kaynak kullanımını sürdürmesini ve kullanıcı tarafından belirlenen sınır (veya uyumluluk) değeri içinde kalmasını sağlar. Ancak bu kontrolün korunması SMU'nun çıkışının yükselme ve düşme sürelerini sınırlar (yani doğruluk/istikrar ve hız arasında bir denge vardır).
Doğrusal olmayan bir cihazı (lazer diyot gibi) düşük voltaj veya akım seviyelerinde sürerken, öngerilim direnci oldukça büyük olabilir. Bu büyük direnç SMU'nun geri besleme devresinin stabilize olmasının uzun zaman almasına neden olabilir. SMU lazer diyot modu, voltajı veya akımı değiştirirken hıza öncelik vererek doğrusal olmayan cihazları sürerken performansı optimize eder, ardından doğru ve kararlı kaynağa öncelik verir. Lazer diyot modu ile normal mod arasındaki bir diğer fark da lazer diyot modunda kullanıcı tarafından belirlenen sınır değerin kısa süreliğine aşılabilmesidir (bu da aşımla sonuçlanır). Yükselme süresi ve aşma bir değiş tokuş ilişkisi içinde bulunur, ancak sınır değerini değiştirerek ve/veya entegre SMU çıkış filtresinin zaman sabitini kullanarak dalga biçimi şekillerini değiştirebilirsiniz. Bu nedenle, normal mod ve lazer diyot modu arasındaki farklar biraz ince olsa da, lazer diyot modunun doğrusal olmayan cihazları test ederken kesin faydaları olduğu açık olmalıdır.
Örneğin, burada normal mod kullanılarak üretilen 100 mA, 200 mA ve 300 mA genlikli 10 mikrosaniyelik akım darbeleri bulunmaktadır:
Gördüğünüz gibi, bu durumda darbeler çok iyi bir tanıma sahip değildir. Buna karşılık, burada lazer diyot modu kullanılarak üretilen 100 mA, 200 mA ve 300 mA genlikli 10 mikrosaniyelik akım darbeleri bulunmaktadır.
Bu örnekte lazer diyot modu çok daha temiz bir darbe tanımı vermektedir.
Daha önce de belirtildiği gibi, SMU çıkış filtresinin lazer diyot modunda kullanılması da bir darbenin şeklini iyileştirebilir. Aşağıdaki grafik, SMU filtre zaman sabiti ayarları 0,5 mikrosaniye ile 3,0 mikrosaniye arasında değişen 2,5 A genlikli 10 mikrosaniyelik bir akım darbesini göstermektedir.
Dalga biçimi şeklini optimize etmek için bazı deneme ve yanılmaların gerekli olduğu açıktır.
Sonuç olarak, SMU uygulamalarının büyük çoğunluğu için standart mod iyi çalışır. Ancak, SMU'nun bir güç kaynağı gibi davranmasını (gerilimi zorlamasını) istediğiniz ve hızlı yanıt süresinin önemli olduğu durumlarda, güç kaynağı modunu destekleyen bir SMU kullanmak faydalı olacaktır. Ayrıca, yüksek kapasitif yükleri veya doğrusal olmayan cihazlar kullandığınız özel durumlar için, yüksek kapasitans modunu veya lazer diyot modunu destekleyen bir SMU'ya sahip olmak çok önemlidir. PXI SMU'lardan (M96xxA ailesi) veya PZ2100A modüler SMU'lardan bir çözüm seçerken, uygulamanız için en uygun SMU'yu seçebilmeniz için hangi SMU'ların bu farklı modları desteklediğini aklınızda bulundurmanız önemlidir. Aşağıdaki tabloda PZ2100A SMU modülleri tarafından desteklenen modlar özetlenmektedir.
