源表（Source Meter Unit， SMU）广泛用于半导体器件、材料、医疗、发光器件与光通信等行业，测量器件的伏安（I-V）特性曲线、绝缘材料的电阻值（电阻率）、电容的绝缘电阻（漏电流）、光电器件的暗电流或者L-I-V等。
源表SMU的名称已经清晰的告诉我们，它包含了高精度电源输出和测量， 但它仅仅是电源和万用表的简单拼凑吗？为了简要说明这个问题， 我以下列出了源表的几个典型的应用场景：
在测量绝缘材料的电阻值（GΩ/TΩ）或 二极管的反向漏电流时，通常给被测件DUT施加电压激励，并测量对应的电流；
在测量常规小电阻， 或者驱动LED发光二极管时，通常给DUT施加电流激励，测量对应的电压值；
测量电容器、锂电池等具备储能特性器件时，会对其进行充放电的同时， 连续记录电压和电流。
通常源表SMU都具备电压源 Vs、电流源 Is、电流源 IM、电压表 VM四种功能，而且能够任意搭配激励源和测量功能，按照被测DUT特征选择对应的模式。如下图所示，
VFIM：电压激励测电流
VFVM：电压激励测电压
IFIM：电流激励测电流
IFVM：电流激励测电压
与直流电源称输出端子V+、V-不同，源表SMU通常将源的输出端子称为High Force、Lower Force。因此，源和测量的组合有：VFIM、VFVM、IFVM、IFIM （V/I激励F + V/I测量M）。
在电压和电流形成的直角坐标系中，按照电压V的正负和电流I的正负，可以得到上图 V/I的四个象限，大部分源表可以工作在任意的象限。
高性能精密源表，内置波形发生器功能，配合强大的触发机制、可轻松实现直流、脉冲、扫描以及任意自定义波形激励。
需要注意的是，源表SMU的脉冲电压和电流最小脉冲宽度、 上升/下降沿的典型指标，以 Keysight B2900系列源表为例， 可以到达 10A/100uS级的电流脉冲、 或 210V/1mS级的电压脉冲。
源表的精度固然极高， 但在脉冲激励或IV扫描时，如果不明确被测件的特性， 就很有可能测量结果与真实值存在非常大的偏差。
如下图所示，当测量点为蓝色圆圈区域时，测量结果偏离实际响应点；响应随机波动或存在噪声，需要增大测量积分时间消去波动或噪声影响。
因此，精确测量出被测件DUT在激励下的电压和电流响应波形是非常重要!
下图显示简化的 SMU 等效电路:
由于 源/测量单元或 SMU 必须测量非常低的电流 (1fA 或更低)，它们总是使用三轴输出。
推荐阅读：如何使用 SMU源表测量薄层电阻率和薄层电阻？
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源表SMU有哪些类型？
参数测试的主要测量资源是SMU源表。SMU源表 能同时提供和测量电压或电流。下图显示简化的 SMU源表等效电路:
由于SMU源表必须测量非常低的电流 (1fA 或更低)，有多种不同类型的SMU源表。
最常见的SMU源表是中功率 SMU (MPSMU); 顾名思义这种 SMU 能提供中等大小的电压和电流 (±100 V和 ±100 mA)和低至10 fA 的电流测量分辨率。
高分辨率SMU源表 (HRSMU) 适用于精密测量，它有与 MPSMU 相同的电压和电流能力，但电流测量分辨率可达到 1fA，甚至更低，电压测量分辨率则能达到 0.5 µV。
高功率SMU源表 (HPSMU) 适用于要求超过MPSMU 或 HRSMU 可供电流或电压的应用; 这种 SMU 能提供达 ±1A 的电流和±200 V 的电压，并有与 MPSMU 相似的测量分辨率。
除了刚才提到的基本SMU源表类型外，一些 SMU 还支持能实现 0.1fA (100 aA)电流测量分辨率的附加模块。为达到如此高的电流测量分辨率，实际SMU源表必须尽可能靠近被测器件 (DUT)。这意味着模块必须安装在晶圆片探测器上，并通过某种电缆布设方式连接装在参数分析仪主机中的SMU源表。Keysight B1505A 功率器件分析仪/曲线追踪仪的这种模块被称为 Atto-sense and switch unit (ASU)。
图 — 基本 SMU 模块类型的主要技术指标
B1505A支持两种特殊类型的SMU源表。大电流 SMU (HCSMU) 有两种工作模式: 直流和脉冲。HCSMU 直流模式可在 40V 下提供 ±1A; 脉冲模式可在 20 V 下提供 ±20 A。HCSMU 有特殊的输出配置和布线要求，我们将在本章后面部分讨论这些要求。高压 SMU (HVSMU) 可在 4 mA 时提供 3000 V 电压。由于具有如此高的电压输出能力，HVSMU 要求使用采用螺钉紧固连接器的特殊超高压三轴电缆。从而保证该模块不会不经意地错误使用标准三轴电缆。
注意: 对于 HVSMU 模块，输出电压和电流必须同极性。
除 HCSMU源表外，其它SMU源表都是单端装置，其中一端始终接在公共内部参考点上。SMU源表的参考电平通常通过外部短路片接到机箱地，不过您可以拿掉短路片，用各种类型的连接器把SMU源表参考连到外电压 (最高达 42 V) 上。
在扫描测量期间 (防止对热敏器件加热)，所有SMU源表都有一定的脉冲能力，SMU源表也能进行时间采样测量。不过SMU源表的脉冲和时间采样能力都比较慢(在微秒级范围)。
重要的是要了解何时应使用SMU源表进行脉冲测量，何时需要具有半导体脉冲发生器单元 (SPGU) 或波形发生器/快测量单元 (WGFMU) (具有纳秒级脉冲能力) 的脉冲能力。
由于相对慢的脉冲能力，SMU源表在进行脉冲和时间采样测量时可以使用三轴电缆和直流探头。下面各章将讨论用其它类型模块 (如HV-SPGU 模块和 WGFMU 模块) 进行脉冲和快速测量，为得到最佳测量结果，将需要专门的电缆和射频探头。
SMU源表有三种基本工作模式: 电压源，电流源和公共 (common)。在公共模式时，SMU 作为 0 V 电压源工作，它不执行任何测量，电流限制被自动设置为 SMU 的最大值。此外，您也能让电压脉冲或电流扫描模式的 SMU 进行扫描测量，以防止热敏器件的自热。
SMU源表有能力规定限制设置。限制设置始终与 SMU 的源设置相反 (电压源模式的 SMU 为电流限制，电流源模式的 SMU 为电压限制)。当SMU源表达到限制值时，它就成为一个恒压源或恒流源。由于不允许被测量超过规定的限制值，因此限制特性可防止不慎的器件损坏。此外，也可为扫描源规定功率限制。功率限制可防止 SMU 的功率输出超过规定的功率限制值。如果同时规定标准限制和功率限制，那么 SMU 就绝不会超过这两个设置中的任一最低值。
您可在 Keysight EasyEXPERT 软件的“Measurement Setup”表中规定每块SMU源表的各种限制值。此外，您还可通过“Sweep status ”菜单选择“CONTINUE AT ANY”或“STOP AT ANY ABNORMAL”。选择 “CONTINUE AT ANY”，无论出现何种异常条件 (如测量错误，达到限制值等) 测量都将继续。相反，选择“STOP AT ANY ABNORMAL”设置，当这些异常条件产生时，测量都立即中断。特别是在自动测量情况下 (测量中不监视仪器的状态)，异常条件下停止测量是极为有用的，因为它能有效减少不必要的测量时间。
下面示出这样一个例子。
SMU force 和 sense 输出
开尔文 (4 线) 测量
无需是导线还是电缆都不是完美的导体。您用于连接仪器与被测器件(DUT) 的一切都存在一定的固有电阻 (尽管电阻可能非常小)。
重要的问题是: 何时需要考虑电缆的电阻? 接着的问题是: 如何消除电缆电阻对测量的影响?
每一条电缆都可看作是一个电阻器。参数测试中使用的电缆或导线的电阻通常很小 (在毫欧量级)。显然，如果您所测量的测试结构的电阻比 0.1 Ω大几个数量级时，就可完全放心地忽略电缆电阻的影响。但在测量只有几欧姆电阻的结构时，电缆电阻引入的误差会严重影响您测量结果的准确性。
为消除电缆电阻的影响，我们必须去除流过电缆的电流所造成的电压降，而只测量与测试结构相关的电阻效应。为此可采用 4 线测量方法。这种技术要求在所测结构的每一个端子上有两条独立线。其中一对导线用于向 DUT 施加电流，另一对导线用于检测电压。这种测量方法的关键之处是把向 DUT 提供电流的导线与测量器件上电压降的导线分开。由于进行电压测量的 sense line 中没有电流流过，因此电缆电阻不会产生电压降，从而消除电缆的电阻效应。在英国著名数学家和物理学家开尔文勋爵发明这项技术后，这种技术通常被称为开尔文测量。
开尔文三轴电缆
是德科技公司可提供开尔文三轴电缆。一条开尔文三轴电缆能代替两条标准三轴电缆。开尔文三轴电缆的内部配置如下图所示:
图 — 开尔文三轴电缆把 force line 和 sense line 组合到一条电缆中
与使用两条标准三轴电缆相比，开尔文三轴电缆通常有更好的低噪声性能。此外，开尔文三轴电缆上的连接器也保证了 force line 和 sense line 的正确连接。注意: 如果您确认打算使用的设备 (晶圆片探测器，开关矩阵等) 支持这种连接器时，您就应订购这种电缆。
通过把 force line 和 sense line 分开，就能够消除电缆电阻对参数测量的影响。为使这项工作更容易，现代SMU源表都包括 force line 和 sense line 输出。
下图显示开尔文SMU源表的输出配置:
开尔文 SMU 配置的一大好处是只需要两块 SMU ，您就能实现如下所示的开尔文测量:
必须指出， force line 和 sense line 应在尽可能接近 DUT 的地方短接 (例如使用开尔文三轴定位器的例子)，因为测量中不可能消除短路点之后的任何附加电阻影响。
很多情况下并不需要开尔文测量，因此必须了解不作开尔文测量时要使用哪组 SMU 输出。如果不作开尔文测量和只使用一组 SMU 输出，那么您必须使用 force 输出。force line 和 sense line 在内部通过电阻器相接，而这内部sense 点是一个高阻抗的结点，因此在仅使用 force line 时，SMU 仍能监视驱动输出线上的电流和电压。但如果您只使用 sense line，全部电流都将如下图所示那样通过 sense 输出，并经内部电阻器流出 (或流入):
这样做会产生完全不正确的测量数据! 连接开尔文 SMU 与 DUT 决不能只使用 sense line。
在非开尔文测量的情况下，可以把SMU源表的 sense line 用作 SMU force line的缓冲电压监视器。最常见的情况是您用SMU源表的 force line 驱动 MOSFET 栅极。在使用三轴 - 同轴适配器 (浮地) 时，您可以如下图所示那样把 SMUsense line 直接接到示波器输入。
注: 当把一个负载置放于 SMU 输出时，您必须非常小心，因为存在一个规定的电容极限。把大容性负载接到 SMU 输出可能会引起振荡，因此必须确保示波器输入电容不超过规定的 SMU 负载电容极限。
接地单元 (GNDU) 是一种不具有任何测量能力的特殊SMU源表, 其目的是为一起使用的其它仪器资源提供有源的地。只要不超过规定的最大吸入或输出值 (例如 Keysight B1500A 和 B1505A 的 ±4.2A)，接地单元就能始终保持 0 V 电压。与无源地相比，有源地有非常明显的好处: 您不需要担心大电流造成的电阻压降是否会影响测量结果 (至少能保持开尔文环境)。
许多人往往搞不清接地单元的配置。因为接地单元虽然像是，但并非标准的三轴连接。接地单元采用这样的配置有其历史原因的; 过去一些仪器上没有用于接地单元 force line 和 sense line 的足够空间。因此 force line 和 sense line 被合并在同一连接器上。下面示出标准三轴单元和接地单元的连接比较:
接地单元之所以能有这样的配置方式，是因为 force line 和 sense line 间的电位差始终为零，因此不需要为防止漏电流而把它们与外部接地屏蔽相隔离。应注意只有接地单元才能用这种方式工作。
下图显示像标准三轴输出那样连接接地单元将会带来的问题。
正如您所看到的，用标准三轴连接方式连接接地单元等效于仅连接开尔文 SMU 的 sense line。显然，这将导致错误的测量结果。
下图显示连接接地单元与标准开尔文 SMU 的正确方法。是德科技公司提供接地单元 - 开尔文适配器 N1254A-100，如下图所示那样，它把接地单元输出转接到 force 输出和 sense 输出上。
图 — 把接地单元接至标准三轴连接器的正确方法
当然，接地单元适配器也可只适用于驱动输出连接，就如标准SMU源表的情况。但您这样做时必须非常小心。一个可能原因是您用接地单元吸收大电流，而大电流天生地需要开尔文连接 (同时使用 force 输出和 sense 输出)。因此，特别是当您用接地单元吸收一块或多块大功率SMU源表的电流时，强烈推荐您按如下所示的开尔文配置连接接地单元:
注: 是德科技公司专门为接地单元的 force 输出设计了特殊的三轴电缆。这种电缆可承载 4.2 A 的最大电流。部件号为 16493L-001 (1.5 m)，16493L-002 (3 m)和 16493L-003 (5 m)。
如前所述，大电流 SMU (HCSMU) 是一种仅可由 B1505A 功率器件分析仪/曲线追踪仪 使用的特殊模块。其结构类似于 SMU，但它具有提供高达 20 A (脉冲) 电流的能力。由于没有其它模块能够吸收如此高的电流，HCSMU 还必须有能力吸收它自己的电流。从而使 HCSMU 具有独特的输出配置。
HCSMU 的 force line 不执行任何测量，因此不需要任何屏蔽，并且可以是同轴的。另一方面，HCSMU 的 sense line 要用于测量，所以需要屏蔽和应是三轴的。幸运的是，这种布设方式使两种输出不可能混淆。
HCSMU 模块是浮置的，它不在内部连接仪器地。这意味在进行测量时，它的 force 输出低和 sense 输出低必须与一个参考电平 (通常是接地单元) 相联系。
下面示出使用 HCSMU 测量 MOSFET 的例子。
当您使用 HCSMU 和 N1259A 高功率测试夹具时，N1259A 需要正确区别HCSMU 连接。在把 HCSMU 接到晶圆片探测器时，您必须确保使用正确的电缆和适配器。安捷伦公司为此需要提供多种适配器和连接器。我们在第四章的晶圆片测量中将进行更深入的讨论。
测量量程与测量准确度及分辨率密切相关。在往下讨论之前，首先应了解源表SMU 为什么要把量程设置放在最前面。SMU 电路有切换不同值电阻器的开关 (使用继电器)，它根据用户最初设置的限制处置预计的最大电流或最大电压。
下面示出这一电路的例子。
通过继电器开关选择一个或多个电阻器，将 SMU 置于给定的测量量程。显然，切换继电器和从一个量程变换到下一个量程是要花时间的。虽然 SMU 总能从最高测量量程开始运行，然后降到适合被测量的最低测量量程，但这将导致极慢的测量。不过用户能通过灵活选择测量量程，更好兼顾测量准确度和测量速度。
源表SMU通常有三种量程选择方法: 固定、限制和自动。
下面说明这些选择如何影响 SMU 使用的测量量程:
测量量程从最快到最慢的排序为固定量程 (最快)、限制量程 (次快) 和自动量程 (最慢)。虽然固定量程能得到最快的测量结果，但其局限在于 SMU 不能通过进入较低的测量量程改善测量准确度。此外，如果您试图在固定量程测量超过量程最大值的电流或电压，将会产生测量错误。限制量程和自动量程的相似之处在于两者都从用户规定限制值的最高量程开始，并以各自方式降到最佳的测量量程。两者的区别是限制量程绝不会降到低于用户规定的量程限制。因此，如果您不能确定所测电流或电压值，也不需要作极精确的测量时，限制量程是非常有用的。但如果您要求得到最好的测量准确度，而不介意测量时间，自动量程就是正确的选择。
对给定测量可实现的测量分辨率没有硬性规定。我们曾指出主要决定因素是 SMU 模数转换器 (ADC) 的位数。但实际可实现的测量分辨率还必须考虑噪声、漂移等因素。这样就在测量中引入了需要进行平均的随机性成分。最终结果是在大多数情况下，最高测量分辨率是量程内的 4-5 个十进制数。注意某些仪器中 SMU 可能有一个以上的 ADC; 在这种情况下您需要通过仔细检查确认与所使用 ADC 相关的测量分辨率。
这里我们要再次强调固定测量量程的使用。您可在所选的固定量程测量低于量程满度的电流或电压，前面已经提到测量量程有 4-5 个十进制数的分辨率。即使低于量程满度的实际被测值大于 4-5 个十进制数，仪器仍会返回测量结果 (虽然降低了测量分辨率)。但如果您测量超过固定量程测量范围的电流或电压，则将产生测量错误。因此要寻找的最佳测量量程既要低到能提供足够的测量分辨率，又要高到能完成对被测量的测量。
什么是量程限制?
要了解量程管理特性和为什么有时必须进行管理，首先应了解量程限制问题。我们在前面已说明源表SMU能通过接入或移出内部电路中的电阻器变换量程。
这一过程要花费时间，并成为 SMU 正常工作的一部分。但前面未曾提到的是 (作为例子) 当 SMU 切换到较低的电流量程时，其输出源能力也瞬时降到测量量程值加保护带因素 (约10%)。这被称为“量程限制”，以区别于用户规定的 SMU 限制。显然量程限制仅是一个瞬时性的问题，如果源表SMU要求更高的源电流，它将转到下一个测量量程，直到能够提供所需的电流，或达到用户规定的 SMU 限制。
为了解量程限制为什么有时会成为一个重要问题，请参看下图。
假定我们要测量具有如上图所示 Id-Vd 特性的器件，并从标为 “1”(Vg = 0.5 V) 的工作点开始。通过把施加到栅极的电压变到 0.6 V 而移到工作点“4”。但这一举措需要转到下一个测量量程。由于测量量程的变化不能在瞬间完成，当工作点移到标为“2”的位置时， SMU 不能提供 DUT 所要的全部电流。这意味着工作点必须移到位置“3”。当 SMU 最终转到能提供 DUT 要求电流的下一个测量量程时，工作点才移到位置“4”。在示波器上可看到 SMU 电压毛刺的出现，实际发生的是 SMU 供电电流不足造成 DUT 上电压的跌落。
对绝大多数参数测量来说，量程限制不会造成任何测量问题。事实上如果我们不在这里讨论这个问题，您可能不会意识到它的存在。
但在极少情况下，电流不足所造成 DUT 的电压摆动有可能影响到参数测量，甚至造成器件损坏 (如器件衬底上的电压摆动造成器件闩锁)。在开发出量程管理特性之前，解决这一问题的唯一办法是用一系列的逐点测量代替扫描测量。该办法能够解决这一问题的原因是它始终从包含 SMU 限制值的测量量程开始，并以这种方式下降到适合的测量量程 (从而避免任何量程限制问题)。但以这种方式进行一系列单点测量所花的时间会远多于相当的扫描测量，这是大多数用户不能接受的。为解决这个问题，安捷伦公司开发了 (专利) 量程管理特性。
可把量程管理看成是“量程前瞻”特性。您可通过量程管理特性在测量量程中设置触发点 (量程的 11% 至 99%)，在测量量程极限到达前强迫 SMU 转到上一个 (或相反下一个) 新量程。下图可帮助您了解量程管理特性是如何工作的。
通过施加前面讨论的量程管理特性，我们看到 MOSFET 漏极上已经完全没有电压跌落。
一个值得提出的问题是使用量程管理特性有什么缺点吗? 回答是 “有”，从某种意义上说，如果量程限制设置过低，您就可能因不必要的升量程而丢失测量准确度。不过与量程限制导致重复性的器件损坏相比，这只是小的潜在代价。显然，因 DUT 电流不足造成源表SMU的电压尖峰会受到多种因素的影响，包括扫描范围，所选扫描步长和 DUT 特性的变动等。因此为找到最佳的量程触发 (“current1”) 设置点，不可避免地要经过试验和纠错。
最后要指出的是并非所有器件损坏和 SMU 毛刺问题都是由量程限制造成，因此如果遇到此类问题，您必须仔细查找所有可能的原因。
作为 B1500A 半导体器件参数分析仪和 B1505A 功率器件分析仪/曲线追踪仪内置 GUI 的一部分，Keysight EasyEXPERT 软件支持量程管理特性。通过打开经典测试模式中的量程设置窗，您可按下图所示那样修改量程改变规则。
您可以选择仅 uprange (“升量程”) 或 uprange 和 downrange (“升量程和降量程”) 这一选项。在规定了量程改变规则后，就可选择 SMU 升降量程处的量程满度比率或百分数。
积分时间
没有经验的用户有时会混淆测量量程和积分时间的目的。必须认识对一段时间上的测量结果进行积分的目的是消除噪声。增加积分时间与采用较低测量量程的效果不同。在为改进测量结果增加积分时间前，您首先要确定是否已为被测电流或电压选择了正确的测量量程。例如，在 SMU 的 1nA 限制量程上测量 fA 级电流是没有意义的尝试，因为要得到好的 fA 测量结果， SMU 需要降到 10 pA 量程。作为一般规则，为得到满意的测量结果，越低的测量量程需要越长的积分时间，因为在测量小的电流和电压时，噪声成为更严重的问题。
各种产品用来表示积分时间的术语并不统一。在某些情况下，术语
“短(Short)”是指在任何小于一个电源工频周期 (PLC) 上积分;
“中 (Medium)”指正好在一个 PLC 上积分;
“长 (Long)”表示在多个 PLC 上积分。
在其它情况下，术语
“Auto (自动)”和“Manual (手动)”用于少于一个 PLC 的积分时间，
“PLC”指一个或多个 PLC 上的积分。
仪器随带的文档说明了设备使用的精确术语。重要的是要了解所使用积分时间术语的确切含义。
保持时间和延迟时间
除噪声外，源表SMU 的输出电容也会在 SMU 施加新的电压或电流时引发振铃和其它瞬态现象。为确保测量前施加电压或电流的稳定，您可以如下图那样规定测量的保持时间和延迟时间。
保持时间保证了测量开始前源表SMU 输出稳定，延迟时间保证了在 SMU 输出变化后的测量期间，其输出是稳定的。
用源表SMU 进行低电流测量 (fA 级甚至亚 fA 级范围) 存在许多极具挑战性的测量问题。但这些问题不是不能克服的，它们都能通过各种行之有效的测量技术得到解决。
这些源表SMU技术包括:
建立低噪声的探测环境
● 保持屏蔽的测量环境 (法拉第笼)
● 排除电噪声源
去除寄生漏电流
● 使用得到完全保护的电缆和探头 (一直到探头触针)
● 使用带保护的晶圆片卡盘
选择适宜的测量设置参数
● 选择正确的测量量程，积分时间和保持时间
执行校准和 SMU 调零
我们在上一章中已经讨论了保护和屏蔽，下一章将讨论在晶圆片上进行低电流测量的技术。但还有一项对于成功进行低电流测量至关重要的 SMU 特性尚未讨论: 这就是调零功能。
在进行 fA 级电流测量时，偏置电流还带来一些明显的测量挑战。偏置电流有许多来源，但只要它们是有一致型的，就可以被抵消掉。4155C， 4156C，B1500A 和 B1505A 功率器件分析仪/曲线追踪仪都有称为“SMU 偏置调零 (SMU Zero Offset Cancel)” 的内置特性。SMU 调零功能通过输出开路测量 SMU 偏置电流，然后 SMU 在接着的测量中自动扣除这一偏置值。
B1500A 和 B1505A的 SMU 偏置调零功能状态出现在如下图所示的底部菜单栏中。
在进行偏置调零校准后，您就能用输出开路在 HRSMU 上得到非常好的(±3 fA) 低电流测量基线。下图显示使用 B1500A 上短积分时间所得到的测量结果。
只要您按下面的步骤执行，低电流测量调试就并不困难。下面的调试流程假设采用高分辨率 SMU (HRSMU)。如前所述，除非至少选择 10 pA 的测量量程，否则就不能进行 fA 级的测量。如果在低电流测量中遇到麻烦，可通过下面的调试流程找到问题。
1. 不接电缆从 0 V 扫描至 1 V (30 分钟预热后)
a. 检查确保所有 SMU 模块都通过了自校准
b. 执行 SMU 偏置调零
c. 验证有 ±3fA 基线
d. 注: 成功表示 SMU 功能正常
2. 连接探测器电缆，但不接到晶圆片探测器
a. 等待几分钟，让压电效应消散
b. 执行 SMU 偏置调零
c. 检查基线
d. 注: 成功表示电缆没有破损 (泄漏)
3. 把探测器电缆接到探测器的连接器板，但不接到晶圆片探测器上
a. 等待几分钟，让压电效应消散
b. 执行 SMU 偏置调零
c. 检查基线
d. 注: 成功表示连接器板没有泄漏
4. 把晶圆片探测器接到连接器板
a. 等待几分钟，让压电效应消散
b. 带着触针 (不接触晶圆片) 执行 SMU 偏置调零
c. 带着触针 (不接触晶圆片) 检查基线
d. 注: 成功表示晶圆片探测器功能正常
电源工频噪声在低电流测量量程变得更为突出。这意味着要得到无噪声的测量结果，您必须在多个电源工频周期上对低电流测量结果积分。对于使用 ASU 进行的亚 fA 级测量，这成为极严峻的问题。一位实验者曾报告他获得较好 fA 级测量结果的唯一途径是利用周末大楼内绝大多数电气设备关机的机会。
逐点测量 vs. 扫描测量
参数测试的两种基本测量类型是逐点测量和扫描测量。
逐点测量是产生标量结果的单点测量。扫描测量是产生矢量结果的一系列测量，它在扫描测量期间改变一个独立变化量，然后测量和绘制相关的变化量。起初可能认为扫描测量只是一系列的单点测量，但实际并非如此。为迅速完成扫描测量，仪器要对扫描中从一个测量点转到到下一个测量点的情况进行假设。基本假设是改变测量点不要求改变测量量程 (如果是限制量程或自动量程)。当然，如果扫描要求改变测量量程，那么测量电路应执行这一改变。重要的是与逐点测量 (它总是从限制开始，按它的方法降到正确的测量量程) 不同，扫描测量要尽可能减少不必要的量程改变。根据这一假设，完成扫描测量的时间有可能比类似的逐点测量短得多。
主级扫描测量
对于主级扫描，您必须规定三个参数：开始、停止和步长 (扫描点间的变化增量)。仪器首先在“开始”值处测量，然后用递增的“步长”改变继续测量，直到到达规定的“停止”值。注: 4145A/B 把主级扫描变量标示为 VAR1 (作为变量 1)，4155C，4156C 和B1500A/B1505A (经典模式) 也使用同样的一致性术语。
除上述扫描参数外，扫描设置参数还包括方向和线性/对数。方向参数允许您规定扫描是只执行一次 (从开始值到停止值)，还是进行双重扫描 (从开始值到停止值，然后反过来从停止值到开始值)。线性/对数参数允许您规定扫描步长的间距是线性还是对数。在对数扫描的情况下，你可以在每一十进制位选择 10 个，25 个或 50 个点。
SMU 有执行脉冲测量的能力。对于 B1500A 半导体器件参数分析仪/半导体表征系统主机 来说，最小脉冲宽度为 500µs，最大脉冲周期为 5 s (最小占空比 0.01%)。一般来说，这对于满足绝大多数高功率器件测试 (高功率 SMU 至少达到 ±200 V 和 ±1 A 的源能力) 的要求是足足有余的。B1505A 的 HC SMU 有 50 µs (20 A 时) 的最小脉冲宽度，最大脉冲周期也是 5 s (0.001% 的最小占空比)。下面示出标准扫描测量和脉冲扫描测量的比较。
注: 源表SMU没有小到能防止 SOI 晶体管自热的占空比，这类晶体管要求纳秒级范围的脉冲宽度。
重要的是要记住在进行脉冲测量时，您没有规定任何可能与脉冲设置相冲突的其它测量条件。虽然我们在第五章讨论时间相关测量时会对此详细说明，但源表SMU 基本规则是准确度优先于所有其它设置。这意味着您在进行小脉冲测量时必须规定短积分时间和使用固定量程，或者不能得到您规定的脉冲宽度。也就是说 SMU 将确定脉冲宽度，尽管您已规定了长的积分时间和/或量程改变。
如果您使用的是 B1500A 或 B1505A 功率器件分析仪/曲线追踪仪，那么这些都能为您自动执行；但如果您使用的是较老的仪器 (4155 或 4156)，您就需要手动执行。
次级扫描功能在每当次级扫描变量增加时让主级扫描变量重复。对于次级扫描测量，您必须规定三个附加参数: 开始、步长和步数。
仪器将用“开始”值处的次级扫描变量进行测量，然后增加“步长”值的次级扫描变量重复扫描测量，直到到达规定的步数。注: 4145A/B 把该变量标示为 VAR2 (作为变量 2)，4155C，4156C 和 B1500A/B1505A (经典模式) 也使用同样的一致性术语。
如下图所示，为获得一簇曲线，例如 MOSFET 随栅极电压变化的 Id-Vd 特性，次级扫描功能是非常有用的。
您能用同步扫描功能把 SMU 设置为跟踪用户规定比率的主级扫描源。对于同步扫描测量，您必须规定两个附加参数 : 如下图所示的比率和偏移值。
仪器将用跟踪确定主级扫描变量“比率”值的同步扫描变量进行扫描测量。“偏置”参数还允许同步扫描变量保有相对主级扫描变量的直流偏置量。4145A/B 把该变量作为 VAR1 (即“prime”，第一变量)，4155C， 4156C 和 B1500A/B1505A (经典模式) 也使用同样的一致性术语。
同步扫描功能有多种用途，其中两项重要的用途是置 SMU 于串联中和并联中。
一些仪器 (如 B1500A 和 B1505A 功率器件分析仪/曲线追踪仪) 支持真正的多通道测量扫描能力。下面示出 B1500A 多通道扫描测量功能的例子。
多通道扫描能力的关键是:
1. 您可独立选择处于电压或电流功率模式的各扫描源
2. 各扫描源可有独立的开始和停止点，但各扫描源的扫描点数必须相同
3. 您可规定相同的开始值和停止值，这能有效保持扫描源输出为常数(下面将解释这种使用方法)
4. 作为标准扫描功能，您可规定各扫描源的功率限制
5. 支持次级扫描 (VAR2) 特性，但不支持同步扫描 (VAR1') 特性
Keysight B1500A 和 B1505A 功率器件分析仪/曲线追踪仪 支持列表扫描能力。该功能允许扫描中的测量点按电子表格式建立的任意矢量定义。下面示出 B1500A/B1505A 列表扫描功能的例子。
列表扫描功能极大增加了基本扫描功能的灵活性。与标准扫描功能中强制使用固定扫描步长 (无论是线性还是对数) 不同，列表扫描允许您完全任意地规定扫描点。该功能的一个可能用途是 MOSFET 亚阈值泄漏测量，您可为栅极电压扫描规定非常接近的初始值，然后在退出亚阈值泄漏区后扩大差值。在 MS Excel 这类应用程序中创建矢量表，接着把它剪切和粘贴到 EasyEXPERT 的矢量数据。在 EasyEXPERT 应用测试程序编程时，您还可以插入矢量变量的名称作为列表扫描的“源”。
有可能通过源表SMU的串联和并联组合获得比一块 SMU 更高的电压和电流。但这样做的方法不一定是简明或直接了当的。
虽然源表SMU是单端设备 (一端总是接地)，但可通过同步扫描功能 (VAR1') 让一块 SMU 跟踪另一块 SMU，从而在 DUT 上得到加倍的电压 (就好像串联的两块 SMU)。
下图说明如何实现串联。
上面的例子是针对中功率源表SMU和高分辨率 SMU (两者都有 ±100 V 的最大电压输出)，高功率 SMU (最大 ±200 V 电压输出) 可实现达 400 V 的差分电压。
并联连接电流模式的 SMU 比较简单。但这一过程的有用性是有限的。大多数情况下我们要的是电压，也就是要如下图所示那样通过并联 SMU 改进电压源的电流源能力。
让我们了解通常用开尔文配置并联两块处于电压模式 SMU 的情况。
这种方法带来的问题是即使您为两块源表SMU规定了完全相同的电压，但在实际工作中两块 SMU 间仍会有一些电压误差。这将导致一块源表SMU向另一块 SMU 注入源电流，从而使一块或两块 SMU 很快达到它们的电流限制极限。
为防止出现这种情况，我们可使用两个小电阻建立“准开尔文”配置。这些电阻器通过限制电流避免 SMU 限制问题。
最糟糕的情况是并联的两块高功率 SMU 均输出 1A 电流。我们知道能输出 1A 电流的最高测量量程是 20 V 量程，该量程的最大电压测量误差为 10 mV。
通过计算可看到 10 mΩ 的 RQ 就足以补偿各源表SMU的 10 mV 误差。在许多情况下，一小段导线就相当于 10 mΩ 的电阻器。
图 — 建立 10 mΩ 电阻器的简单方法是使用一小段导线
综述
B1505A 功率器件分析仪/曲线追踪仪支持一块高压 SMU (HVSMU) 和两块高电流 SMU (HCSMU)。HVSMU 模块采用高压三轴输出，HCSMU 模块具有包括三轴输出和 BNC 输出的独特配置 (本章前面已作解释)。当然高功率 SMU (HPSMU) 有两个标准三轴输出 (force 输出和 sense 输出)。三种模块间的不兼容使切换高电压，高电流和低电平测量必须通过麻烦的重接电缆。为解决容易切换不同模块的问题，安捷伦公司可提供模块选择器单元。下面是模块选择器单元的电路图。
模块选择器单元通过其数字 I/O 接口接到 B1505A，B1505A 的 EasyEXPERT软件会自动处理至正确测量资源的连接。
模块选择器单元有两个版本: 一种用于 N1259A 测试夹具，另一种用于晶圆片探测器。模块选择器单元的封装器件版 (N1259A - 300) 如下图所示那样置放在 N1259A 高功率测试夹具下面。
这种配置方式允许您切换封装器件的高电压和高电流测量，而无需改变任何设备或电缆连接。用于晶圆片探测器的模块选择器单元与其完全不同，它有不同的部件号 (N1258A)。模块选择器单元的晶圆片探测器版有两个高压三轴输出 (高 force 和高 sense) 和两个 BNC 输出 (低 force 和低 sense)。
*是德科技的历史可以追溯到 1939 年，当时创始人比尔•休利特和戴维•帕卡德一起创立了最初的惠普（HP）公司。1999 年，惠普公司拆分，成立了安捷伦科技公司；2014 年，安捷伦科技公司再次拆分，独立出来的部门更名为现在的名称――是德科技（Keysight Technologies).
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