Keithley Instruments erweitert mit seinem Multifunktionsinstrument System-SourceMeter 2651A seine Produktfamilie der Serie 2600A. Das neue Modell 2651A wurde speziell für die Charakterisierung von Leistungselektronik entwickelt, womit Keithley jetzt auch in die hohen Strombereiche vorstößt.

Das Gerät ist für Anwendungen in der Forschung und Entwicklung sowie für Zuverlässigkeits- und Produktionstests von HBLEDs (high brightness LEDs), Leistungshalbleiter, DC/DC-Wandler, Batterien und andere Materialien, Komponenten, Module und Baugruppen für hohe Leistungen geeignet.

Wie alle Geräte der Serie 2600A basiert 2651A auf einer flexiblen Vierquadranten-Spannungs- und Stromquelle/Last mit präzisen Volt- und Amperemetern. Es kombiniert die Funktionalität von mehreren Instrumenten in einem kompakten Gerät: Halbleiter-Charakterisierungssystem, Präzisionsstromversorgung, Stromquelle, DMM, Arbitrary Waveform Generator, U- und I-Impulsgenerator, elektronische Last und Trigger-Controller.

Mit Hilfe der TSP-Link-Technologie von Keithley lässt es sich auf ein voll synchronisiertes mehrkanaliges System erweitern. Das Modell kann als Quelle oder Senke eine Impulsleistung von bis zu 2.000W (±40V, ±50A) oder eine DC-Leistung von bis zu 200W (±10V@±20A, ±20V@±10A, ±40V@±5A) liefern. Darüber hinaus sind genaue Messungen bis hinab zu 1pA und 100 Mikrovolt mit einer Geschwindigkeit von bis zu einer Messung pro Mikrosekunde möglich.

Zwei Messmodi: digitalisieren oder integrieren

Das Modell 2651A unterstützt digitalisierende und integrierende Messungen und kann dadurch für eine genaue Charakterisierung sowohl kurzzeitige Ereignisse, als auch ein konstantes Verhalten abdecken. 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 ist für die Signalerfassung und die Messung kurzzeitiger Signale mit hoher Präzision vorgesehen.

Der integrierende Messmodus basiert auf einem 22Bit-A/D-Wandler und optimiert das Instrument für Anwendungen, die eine höchstmögliche Messgenauigkeit und Auflösung erfordern. Das gewährleistet genaue Messungen von sehr kleinen Strömen und Spannungen, beispielsweise in den Bauteilen der nächsten Generation. Alle Instrumente der Serie 2600A beinhalten einen Modus für integrierende Messungen.

Dynamikbereich für unterschiedliche Anwendungen

Durch die Parallelschaltung von zwei Geräten des Modells 2651A mittels TSP-Link lässt sich der Strombereich des Systems von 50A auf 100A erweitern. Das sind rund zweieinhalb bzw. fünf Mal so viel wie bei anderen Lösungen. Werden zwei Geräte in Reihe geschaltet, dann kann der Spannungsbereich von 40V auf 80V erweitert werden.

Zudem lässt sich der Test durch den in allen Geräten der Serie 2600A enthaltenen embedded Test Script Prozessor (TSP) vereinfachen, da sich so mehrere Geräte als ein Instrument ansprechen lassen und dadurch optimal zusammenarbeiten. Der im Modell 2651A eingebaute Trigger-Controller kann die verbundenen Kanäle zudem innerhalb von 500 Nanosekunden synchronisieren.

Das Gerät eignet sich 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
• Zuverlässigkeitstest
• Sehr schnelle und genaue Digitalisierung
• Studien zur Elektromigration

Schnelle Impulse verhindern Bauteil-Eigenerwärmung

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

Testskript-Entwicklungs-Tools

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

Es vereinfacht auch den Anschluss der Instrumente, so dass sich höhere Impulspegel erhalten lassen. Die Ergebnisse können entweder in graphischer oder tabellarischer Form dargestellt und dann in eine .csv Datei zur Verwendung in einer Tabellenkalkulation exportiert werden. Darüber hinaus sind zwei weitere leistungsfähige Softwarewerkzeuge für die Erstellung von Testsequenzen erhältlich.

Die Test Script Builder-Anwendung unterstützt die Erstellung, Bearbeitung, das Debugging, die Ausführung und Verwaltung von TSP Skripts. Ein IVI-basierter LabVIEW-Treiber vereinfacht die Einbindung des Modells 2651A in LabVIEW-Testfolgen.

Verfügbarkeit

Das Modell 2651A ist ab April 2011 für 13.000 Euro lieferbar.