所謂源測量單元(Source Measure Unit，簡稱SMU)，顧名思義就是可編程電源和測量儀表的結(jié)合體，既可以有電源輸出，又可以進行測量。隨著應(yīng)用領(lǐng)域?qū)┙o電源和測量同步性要求的不斷提高，SMU在生物化學(xué)、超導(dǎo)材料、光電器件測試、半導(dǎo)體研究等領(lǐng)域起到了越來越大的作用。尤其是高性能的源表，可以更全面地檢測器件特性，提升整個測試系統(tǒng)的效率，從而提高設(shè)計和生產(chǎn)效率。
橫河測試測量公號之前的推文介紹了源測量單元SMU一些重要的性能指標。橫河SMU除了具有精度高、穩(wěn)定性強和響應(yīng)速度快等優(yōu)點外，還具有分辨率高、噪聲低、可四象限運行、同時具備測量通道與源發(fā)生通道以及擁有強大的可編程能力和可擴展等特性。
靈活運用這些特性，可使橫河的SMU在生物化學(xué)、材料器件和信息通信等領(lǐng)域滿足各式各樣的測試需求，幫助研究人員優(yōu)化試驗方案，提高測試系統(tǒng)的效率以及設(shè)計和生產(chǎn)效率。本期將著重介紹SMU的各種基礎(chǔ)應(yīng)用方案。
用作基準電流電壓源及任意波形發(fā)生器
SMU的GS系列產(chǎn)品基本精度最高可達0.016%，溫度系數(shù)最高可達±0.0008%，除了可用作直流基準電流電壓源外，GS610、 GS820還具有脈沖發(fā)生模式，可以用作脈沖電流電壓源。進行掃描輸出時，也可以利用GS系列產(chǎn)品的編程功能，自定義輸出的波形。
使用GS200時，可以通過在編程菜單中設(shè)定好每一步的步長時間Ts及間隔時間Tin，從而輸出任意波形。
其中Tin范圍：0.1s~3600s,Tr范圍：0.0s~3600s
使用GS610或GS820時，除掃描信號源電平外，還可以掃描時間和控制參數(shù)，實現(xiàn)任意波形的輸出。
不同發(fā)生模式下各掃描模式輸出示意圖；各個模式下輸出電平的最小變化間隔為100us，最小輸出電平變化值為1uV
二次電池的充放電特性測試
GS610的通道由恒壓源、恒流源、電壓計、電流計構(gòu)成，每項功能都能單獨運行，也可以通過組合實現(xiàn)多種模式運行；其最大輸出電壓可達110V，最大輸出電流可達3.2A。這些特點使得GS610可以模擬鋰電池、鎳氫電池等二次電池的充放電動作，過程如下：
快速充電時，使用2C~5C（電池容量的2~5倍）的大電流進行恒定電流充電；當(dāng)電池電壓達到規(guī)定值以上時切換到恒電壓輸出進行充電。恒電壓充電時電流逐漸減小，到規(guī)定值以下時停止充電。充電過程中電流電壓的變化曲線如下圖所示：
使用GS610可以在恒電流/恒電壓充電時同步測量充電電壓/電流，并且連續(xù)自動切換充電模式與測量模式。此外，GS610也可以作為負載，使用電流吸入功能實現(xiàn)恒定電流脈沖放電，由此進行便攜式儀器的間歇工作模擬試驗。
電源IC的功率轉(zhuǎn)換效率測量
GS820有兩個相互絕緣的模擬通道，每個通道與GS610同樣，由恒壓源VS、恒流源IS、電壓測量VM和電流測量IM組成。GS820這兩個通道獨立運行，且可以自由組合運行模式。利用這些特性可以方便地實現(xiàn)電源IC的效率測試。
將GS820的通道1選擇電壓輸出/電流測量模式加在IC元件的供電端作為直流電源，通道2選擇電流吸入/電壓測量模式，加在IC元件的負載端作為電子負載。通過掃描負載電流改變耗電量和供電量，并計算輸入輸出功率的比值得到效率。試驗原理如下圖所示：
試驗無需安裝專用軟件，可編程文件為CSV格式。使用通用辦公軟件即可編輯掃描電壓、電流，并自動記錄測量數(shù)據(jù)。采用這種方式同樣可以測量DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出效率。
FET的靜態(tài)特性測試
靜態(tài)特性是半導(dǎo)體的重要參數(shù)，場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫FET）的直流特性中，有VGS－ID和VDS－ID特性，是代表FET的輸入和輸出關(guān)系的基本特性。FET的靜態(tài)測試需要半導(dǎo)體參數(shù)分析儀等專用設(shè)備以及電壓源、電流計等多種測量設(shè)備。而通過使用GS820的可編程掃描功能，即可輕松實現(xiàn)三端半導(dǎo)體器件的靜態(tài)特性的測量與分析。
使用GS820的通道1輸出柵源電壓Vgs，通道2輸出漏源電壓Vds同時測量漏電流，并自動生成記錄文件。試驗示意圖如下所示：
使用表格軟件編輯掃描文件，通過USB連接直接放入GS820的存儲器，GS820即可讀取設(shè)置的參數(shù)并掃描輸出，并自動返回測量結(jié)果。
