一切源丈量单元(SMU)都有一个直流功率鸿沟，代表该仪器进行吸灌电流操作时的电压和电流约束值。 此外，有些SMU在超越根本的直流电源鸿沟时也可以作业，由于它们输出的是脉冲电流或电压，而不是供给安稳直流电源。 即便脉冲鸿沟的延伸存在输出约束，但这些SMU关于高功率 IV特性剖析而言依然很有用，有助于下降全体复杂度。
1. 脉冲测验的优势
在脉冲方式下进行测验有两个首要优势：
更宽的功率鸿沟——运用单个SMU在高瞬时功率下进行测验
输出高功率脉冲适用于某些设备的IV特性剖析，例如高亮度LED、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和MOSFET；而输入高功率脉冲则适用于SMU作为功率办理IC等设备的负载的状况。 具有更宽脉冲鸿沟的SMU可让您进行高功率测验，而且无需为了取得更高功率而运用多个SMU。
最小化DUT的自热效应——只需有限的散热设备或在没有散热设备的状况下测验高功率元件
一般来说，SMU所供给的功率会由于转化成待测设备(DUT)的热能而发生损耗。 这样一来不但会进步温度，还会改动DUT的电子特点和物理特点。 在特定的温度下，DUT的特点会大幅改变，使得取得的IV数据十分不精确，或许损坏DUT。 运用脉冲供电代替安稳直流电源可削减DUT的平均功率损耗，并最小化DUT的自热效应。 实际上，测验工程师发现运用脉冲测验十分有必要，由于这样他们不用运用精细的热办理体系也可以测验高功率设备。
2. 脉冲输出架构
具有宽脉冲规划的SMU通常会选用一种特别的输出架构，使功率暂时超出额定的DC规划。 举例来说，NI PXIe-4139精确体系SMU可发生高达500 W的脉冲，远超越20 W DC的约束。
NI PXIe-4139具有满意大的内部%&&&&&%，可支撑SMU的内部电源(Vpwr)暂时超越20 W的最大DC输出约束，然后可以输出很短的大功率脉冲，而不用受限于输出规划的约束。
由于NI PXIe-4139等SMU暂时输出的功率高于通过电源所供给的功率，因而其受限于输出高功率的速度与继续时刻。 一般来说，SMU的几个首要脉冲参数会存在必定的约束规划，这样才可以保证SMU可安稳输出所需的功率，而且不会由于吸入太多功率而呈现过热。 当SMU在扩展的脉冲鸿沟规划运转时，有必要留意一些脉冲参数，例如占空比、最大功率、最大/最小脉冲继续时刻、最小脉冲周期。
3. 脉冲测验与DC测验比较
大多数选用SMU的半导体测验运用都会触及某种方式的输出与丈量操作。 根本的DC扫描会逐渐增大输出直到序列完结，下图所示的是一个五步递加的电流值序列。
脉冲扫描和DC扫描的相似之处在于咱们需求输出一个设定值，等候这个值安稳下来之后再进行丈量。 脉冲测验的首要差异在于电源会在时刻短的脉冲时刻完毕后回归偏置电平。 在大多数状况下，偏置电平的设置是为了封闭DUT(例如0V或0A)。
在抱负的状况下，上面两个图中的脉冲序列和DC序列都会回来相同的IV数据。 但是，如前所述，DC序列会导致DUT发出更多热能，功率损耗更大，导致电路行为反常或测验成果不如人意。 因而脉冲测验更适合这类运用。
以脉冲方式进行测验时，脉宽有必要够长才干让设备到达彻底接通状况和进行安稳的丈量，但一起脉宽也有必要满意短才干尽或许减小DUT的自热。 脉冲测验时，快速明晰的SMU呼应十分重要，由于SMU的初始电平一般是脉冲偏置电平，而不是在输出电平的基础上小幅逐渐添加。
依据待测设备的阻抗和所需的脉冲特性，SMU的瞬态呼应或许过快或过慢。 当呼应过快时，输出电平会发生过冲或许不安稳，或许会对待测设备形成危害。 假如呼应过慢，SMU在脉冲继续期间将无法到达所需的输出值。 在这两种极点状况下，SMU都无法快速安稳下来进行丈量，脉冲宽度有必要延伸。 这样一来就影响了整个测验序列，添加待测设备的散热。
生成十分狭隘的脉冲时，必定要防止上述两种状况，由于这会导致IV数据很不抱负。 为了保证SMU能生成明晰的脉冲，比下图所示的脉冲， 咱们需求运用具有满意高采样率的仪器来捕捉具体的SMU瞬态呼应特性。 曾经，调查瞬态呼应运用的是外部示波器；但现在一些SMU内部装备了数字化仪。
将脉冲数字化的另一个优点是咱们可以可视化所需的推迟和丈量窗口（空地时刻）。 SMU通常在源推迟之后当即开端丈量，因而优化源推迟关于脉冲测验十分重要。 假如源推迟过短，SMU就会开端测验，而一起输出依然在升高，这样就会导致数据不精确。 假如源推迟过长，丈量窗口缩小，丈量精度就会下降。
4. 运用实例： 高功率LED的脉冲测验
为了展现SMU的脉冲功用，咱们将运用NI PXIe-4139对CREE高功率LED进行特性剖析。 由于这款LED的IV要求(37 Vf、2.5 Imax)，咱们有必要在扩展的脉冲鸿沟规划内运转SMU，这样才可以生成远超越20 W DC 约束的500 W脉冲。
针对这款LED的IV特性剖析，咱们将对LED进行0到2.5 A的电流扫描。假如运用传统的DC序列来测验LED特性，就会面对两个应战。 榜首，为了满意IV扫描所需的电流和电压， 咱们或许需求一起运用多个SMU。 这些额定的SMU不只使得整个设备在线路衔接和编程方面变得复杂，还添加了测验体系的规划和本钱。 其次，咱们为这个小型的LED供给了高达100W的电量。 假如没有按下图所示的那样设备散热设备，则直流供电时刻过长或许会损坏LED。 运用脉冲方式的SMU就可以防止这两个难题，由于咱们只需运用一个仪器既可以对LED进行完好的IV扫描，而不需求凭借外部散热设备。
为了尽或许进步测验速度，一起下降通过LED的热能耗散，咱们将运用仪器的最小脉宽，也便是50 µs。 生成可用的50 µs脉冲其实很困难，为了保证可以从SMU取得明晰、安稳的脉冲，咱们有必要运用NI PXIe-4139特有的两个功用。榜首，咱们将此仪器当作示波器运用，深入剖析脉冲的瞬时特性。 其次，咱们会运用NI SourceAdapt技能来自界说此脉冲，取得快速上升时刻，一起防止过冲或震动。
脉冲生成和数字化
生成高功率狭隘脉冲时，有必要保证SMU呼应快速且安稳。 这儿所运用的SMU是NI PXIe-4139，该仪器具有内置数字化仪方式，采样率高达1.8 MS/s，所以咱们可运用这个SMU的丈量功用对输出进行数字化。 假如没有这个功用，就需求外接可一起丈量电流和高电压的示波器。
将SMU脉冲数字化有助于深入剖析脉冲特性，而且验证序列的每一步上SMU都可以进行精确的丈量。 在本例中，咱们会发现SMU不会在50 µs的时刻窗内安稳下来，因而无法通过这些设置取得精确的IV数据。 这时咱们有必要延伸脉冲的继续时刻，或是调整SMU的呼应。
运用NI SourceAdapt进行脉冲整形
NI PXIe-4139搭载了NI SourceAdapt技能，可协助用户自界说SMU的瞬时呼应。 在本例中，咱们需求运用此功用来优化脉冲的上升时刻，一起保持安稳呼应，防止过冲。
上图为SourceAdapt设置通过调整后的脉冲特性。 了解上述的脉冲特性之后，咱们就可以确认SMU所需的安稳和空地时刻，保证终究的IV扫描回来的是精确的数据。 下图显现的是0到2.5 A的SMU扫描以及序列每个点的电压和电流丈量。
[+] 扩大图片
- 了解更多关于NI SourceAdapt技能
至页首
5. 其他资源
脉冲是SMU适当有用的功用之一，可协助您测验高功率设备，而不用运用多个SMU和散热设备，防止测验设备变得复杂。 根据上述优势，许多测验工程师对脉冲测验的喜爱远胜过传统DC序列。 运用高功率脉冲进行测验时，SMU呼应、脉冲标准、剖析脉冲特性的才能都是收集高品质IV数据不可或缺的要素。
