El HP4145b está equipado con ocho canales para la estimulación del dispositivo y la medida. Los canales del 1 al 4 son unidades fuente/medidor (SMUs), los canales 5 y 6 son fuentes de voltaje (VS1 y VS2), y los canales 7 y 8 son medidores de voltaje (Vm1 y Vm2). Mediante la combinación y configuración correcta de los canales fuente y de medida, se pueden medir una amplia gama de dispositivos semiconductores.

SOURCE/medidor UNITS (SMU)

En la figura se ilustra un diagrama de un circuito simplificado de una de las cuatro SMUs. Cada SMU puede configurarse para funcionar como fuente de voltaje/medidor de corriente, fuente de corriente/medidor de voltaje o fuente comun especificando el modo fuente V, I o COM respectivamente en el campo SOURCE MODE en la página CHANNEL DEFINITION. La salida de voltaje (SOURCE MODE V) y la salida de corriente (SOURCE MODE I) pueden mantenerse constantes o pueden efectuar barridos (linealmente o logarítmicamente) especificando la función CONST o VAR1, VAR1’, VAR2, respectivamente, en el campo SOURCE FCNT de la página CHANNEL DEFINITION. Cuando el modo fuente es COM, la función fuente se establece automáticamente en CONST.

El voltaje y corriente de salida, el modo de barrido (lineal o logarítmico), START, STOP, STEP, y COMPLIANCE para cada SMU se especifican en la página SOURCE SETUP.

VOLTAGE SOURCES (Vs) y VOLTAGE MONITORS (Vm) 

En las figuras se muestran diagramas de circuitos simplificados de las fuentes de voltaje (Vs) y los medidores de voltaje (Vm). El voltaje de salida de cada Vs puede mantenerse constante o puede ser barrido (lineal o logarítmicamente) especificando la función fuente CONST, VAR1, VAR1' o VAR2 respectivamente en el campoSOURCE FUNCTION en la página CHANNEL DEFINITION. El voltaje máximo de salida es ±20V con una resolución de 1mV.

Los medidores de voltaje pueden medir hasta ±20V.

Para prevenir daños al dispositivo en pruebas por exceso de voltaje o corriente, se han incorporado al HP4145b varios niveles de protección de salida, llamados compliance. La corriente máxima de salida desde una SMU operando en SOURCE MODE V (fuente de voltaje/medidor de corriente) puede especificarse mediante la introducción del límite deseado en el campo COMPLIANCE de cada canal fuente en la página SOURCE SETUP. Igualmente, puede especificarse la salida máxima de voltaje de una SMU funcionando en SOURCE MODE I (fuente de corriente/medidor de voltaje). La compliance máxima especificable depende del rango de voltaje o corriente en el que está funcionando el canal fuente.

Cuando una SMU está operando en SOURCE MODE COM, su compliance de corriente se establece automáticamente en 105mA y no puede cambiarse.

Si un canal fuente alcanza compliance durante la medida, aparecerá un código de error en la pantalla. Los datos de medida anteriores a este punto son validos, pero los valores de medida obtenidos después pueden no serlo. La causa es que una vez que un canal alcanza compliance, tiende a actuar como una fuente constante. Considerar por ejemplo, una SMU que se establece en SOURCE MODE V (fuente de voltaje/medidor de corriente) y SOURCE FCNT VAR1 (fuente de voltaje variable). START VOLTAGE, STOP VOLTAGE, y COMPLIANCE son 0V, +20V, y 10mA, respectivamente. Asumir también que el dispositivo a medir tiene una resistencia de 1000 ohmios. Cuando comienza la medida, la SMU empezará a barrer su voltaje de salida hacia +20V, pero cuando alcance +10V, la corriente que circula por el dispositivo en pruebas es 10mA. Se ha alcanzado compliance. La SMU intentará continuar hacia el voltaje STOP de +20V, pero puesto que la corriente por el dispositivo en pruebas ahora es constante en 10mA, el voltaje a través de ella debe permanecer constante en +10V.

La compliance especificada es válida para valores positivos y negativos independientemente de la polaridad especificada en el campo COMPLIANCE; ésto es, especificar una compliance de corriente de 40mA es válido para +40mA y -40mA. No son posibles corrientes de salida mayores que ±40mA.

La salida desde SMUs y fuentes de voltaje (Vs) puede ser barrida de manera escalonada, especificando VAR1, VAR1' o VAR 2 en el campo SOURCE FCNT en la página CHANNEL DEFINITION. El máximo número de canales fuente que pueden ser barridos son tres. VAR1, VAR1' y VAR2 pueden especificarse únicamente una vez en la página CHANNEL DEFINITION, y VAR1' no puede ser especificada sin VAR1.

La configuración del barrido se realiza en la página SOURCE SETUP PAGE seleccionando el SWEEP MODE e introduciendo los valores deseados para START, STOP, STEP, DELAY y HOLD. Cada parámetro del barrido se describe a continuación:

START: Valor de voltaje o corriente en el que comienza el barrido.

STOP: Valor de voltaje o corriente en el que finaliza el barrido.

STEP: Valor de incremento o decremento del barrido. Puede especificarse únicamente en LINEAR SWEEP MODE.

DELAY: Tiempo de espera antes de que la medida se realice en cada paso (función de softkey).

HOLD: Tiempo de espera antes de que comience el barrido (función de softkey).

SWEEP MODE: LINEAR o LOG. En modo LINEAR, la salida se barre linealmente de acuerdo con el valor especificado en STEP. En modo LOG, la salida se barre logarítmicamente en 10, 25 o 50 pasos (seleccionable mediante softkeys) por década. LOG no puede especificarse para VAR2.

Los parámetros de barrido anteriores son únicamente para VAR1. Los parámetros de barrido disponibles para VAR2 son START, STEP y NO. OF STEPS.

Los parámetros de barrido disponibles para VAR1' son OFFSET (especificable únicamente en modo lineal de barrido) y RATIO. Ambos son funciones de softkeys.

De los seis canales fuente (cuatro SMUs, dos fuentes de voltaje), tres pueden ser barridos especificando VAR1, VAR1' o VAR2 en el campo SOURCE FCNT de la página CHANNEL DEFINITION. Los tres canales fuente restantes son o bien NOT USED (no usados) o bien se les asigna una función fuente CONST. El canal fuente VAR1 es el canal principal de barrido, y VAR2 y VAR1' dependen de VAR1, según se describe a continuación:

VAR2 (barrido subordinado):

Cuando se completa el barrido de VAR1, VAR2 se incrementa o decrementa con el valor especificado en STEP, y VAR1 es barrida de nuevo. El número total de barridos de VAR1 viene determinado por el NO. OF STEPS especificado en VAR2. VAR2 no puede ser barrida logarítmicamente. También, VAR1 y VAR2 pueden tener diferentes funciones fuente. Deben especificarse START, STEP y NO. OF STEPS.

VAR1’ (barrido síncrono):

VAR1’ puede usarse únicamente cuando se usa VAR1 y debe tener el mismo modo fuente (V o I) que el especificado para VAR1. VAR1' es barrido en sincronía con VAR1 con un valor de OFFSET constante o bien un valor de RATIO constante. Los valores de offset y ratio se introducen con la softkey correspondiente. Los valores de OFFSET y RATIO deben ser tales que el canal fuente VAR1' no exceda los límites de salida.

El número de puntos de medida por década en barrido logarítmico puede ser 10, 15 ó 50. La salida en cada punto viene determinada por el número de puntos de medida por década y el valor START de barrido.

Para prevenir que el ruido de baja frecuencia debido a la red y otras fuentes de ruido afecten a la precisión de las medidas, el 4145b está equipado con tres tiempos de integración digital, los cuales pueden seleccionarse desde el panel frontal. Cada uno se describe a continuación:

SHORT: No se lleva a cabo integración digital.

MEDIUM: El resultado de la medida es el valor medio de 16 muestras tomadas durante periodos de una línea de frecuencia.

LONG: El resultado de la medida es el valor medio de 256 muestras tomadas durante periodos de 16 líneas de frecuencia.