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针对纳米器件的脉冲I-V测试小技巧

导读: 在对纳米器件进行电流-电压(I-V)脉冲特征分析时通常需要测量非常小的电压或电流,因为其中需要分别加载很小的电流或电压去控制功耗或者减少焦耳热效应。这里,低电平测量技术不仅对于器件的I-V特征分析而且对于高电导率材料的电阻测量都非常重要。

  在对纳米器件进行电流-电压(I-V)脉冲特征分析时通常需要测量非常小的电压或电流,因为其中需要分别加载很小的电流或电压去控制功耗或者减少焦耳热效应。这里,低电平测量技术不仅对于器件的I-V特征分析而且对于高电导率材料的电阻测量都非常重要。利于研究人员和电子行业测试工程师而言,这一功耗限制对当前的器件与材料以及今后器件的特征分析提出了巨大的挑战。

  与微米级元件与材料的I-V曲线生成不同的是,对纳米材料与器件的测量需要特殊的方法和技巧。I-V直流特征分析通常采用两点式电气测量技术来实现。这种方法的问题是如果提供电流源并测量电压,那么所测得的电压不仅包括器件上的压降,而且包括测试引线和接触点上的压降。如果目标是测量某个器件的电阻,采用普通欧姆表测量大于几个欧姆的电阻,那么这种测量方法增加的电阻通常不成问题。但是,当测量导电纳米材料或元件的低电阻时,如果采用两点测量方法,即使使用脉冲测试,也难以获得准确的结果。

  如果脉冲I-V特征分析或电阻测量涉及低电压或低电阻,例如分子导线和半导体纳米线,那么采用基于探针台的四线开尔文测量方法将会得到更准确的结果。开尔文测量法中采用了另外一套探针进行探测。由于探测输入端上具有很高的阻抗,因此流过这些探针的电流可以忽略不计,从而测出的只有DUT两端上的电压降。这样一来,电阻测量结果和生成的I-V曲线就更加精确。实现这一测量方法所需的源和测量功能的通常称为源-测量单元(SMU),它能够提供电源并测量直流电压和电流。

  脉冲测试可以借助直流测量中用到的一些简单低电平测量技术。要想在低电平下实现更有效的脉冲测量,脉冲测试技术应该与行频同步技术结合使用。通过同步脉冲测量与行频,可以消除所有50/60Hz的行频噪声。

  对于需要较高电压灵敏度的应用,即使是很小的误差也不容忽视。避免这些误差的一种常用方法是采用德尔塔方法。德尔塔是指“之前”和“当前”读数之间的差值,可用于校正直流偏移量。但是,直流偏移量常常会发生漂移。我们可以采用一种类似的称为三点德尔塔的方法解决这一问题。其中,在脉冲之后再进行第三次测量可以校正这种漂移。

  还在发愁这些技巧没有用武之地吗?那就继续关注我们纳米话题的最后一讲吧,你将了解到真正能够测试纳米器件的工具哦!

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