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作者：泰克科技技術(shù)大咖 _____ 夜深了，你正開(kāi)車(chē)回家。你很累，想趕緊上床睡覺(jué)。突然，路中間出現了一個(gè)龐然大物。汽車(chē)緊急制動(dòng)，防止撞上動(dòng)物，同時(shí)防止脫離道路。通過(guò)光線(xiàn)檢測和定距技術(shù)，也稱(chēng)為L(cháng)IDAR，您的汽車(chē)成功地防止了一起車(chē)禍。 
LIDAR是一種3D傳感技術(shù)，采用各種波長(cháng)的脈沖式激光，測量可變距離，檢測車(chē)輛前方、后方或側面的物體。LIDAR系統的核心是垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)，這種半導體器件從頂部表面垂直發(fā)射激光。VCSEL從表面垂直發(fā)出光，使其成為L(cháng)IDAR系統的完美器件。 VCSEL的優(yōu)勢之一，是能夠在半導體晶圓上制造，可以簡(jiǎn)便地測試電氣性能和光學(xué)性能。此外，由于LIDAR系統在陣列中要求數千個(gè)單獨的VCSEL來(lái)執行關(guān)鍵事務(wù)型應用，因此必須在生產(chǎn)工作流程的各個(gè)階段執行有效測試。通過(guò)各階段測試，可以在早期剔除不良VCSEL，讓結果更可預測，讓良品率更可控，并降低鑄造成本。
那么問(wèn)題來(lái)了：VCSEL測試面臨著(zhù)一長(cháng)串挑戰，而且挑戰只會(huì )隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步不斷提高。這篇博文意在更深入地考察這些挑戰，以及泰克科技旗下公司吉時(shí)利最新推出的2601B-Pulse脈沖器/SMU儀器可以怎樣幫助設計人員克服這些挑戰。 使用傳統SMU進(jìn)行VCSEL測試的挑戰 設計人員通常使用傳統儀器測試VCSEL，如源測量單元(SMUs)，但隨著(zhù)技術(shù)不斷進(jìn)步，測試挑戰數量正不斷增多。下面是其中五個(gè)最大的挑戰。 第一，LIDAR使用的VCSEL要求更高的功率，因此需要更高的測試電流。引入更高的測試電流因自熱提高了器件損壞的風(fēng)險，在晶圓上測試時(shí)，這可能會(huì )成為問(wèn)題，因為它會(huì )嚴重降低良品率。 第二，要求在晶圓上進(jìn)行脈沖電流測試，以使器件熱量達到最小，一般要求幾十微秒的脈寬及一位數微秒或以下的上升時(shí)間。 第三，測試系統中使用的電纜長(cháng)度及相關(guān)電感影響著(zhù)儀器提供干凈的、快速上升時(shí)間、無(wú)過(guò)沖、無(wú)下沖的脈沖的能力。 第四，對LIDAR應用，VCSEL通常被驅動(dòng)到高達10 A，包括在陣列中。但巨大的挑戰是生成短脈沖，短達10微秒，且上升時(shí)間非常短，通常不到2微秒。這一點(diǎn)非常關(guān)鍵，因為90%以上的VCSEL客戶(hù)要求脈沖電流波形穩定，以保證光峰值功率、近場(chǎng)和遠場(chǎng)測量的準確度。 第五，遺憾的是，并不是所有脈沖器/SMU儀器都會(huì )輸出高質(zhì)量脈沖。某些儀器容易過(guò)沖，上升時(shí)間長(cháng)，下降時(shí)間長(cháng)。許多儀器要求手動(dòng)調諧來(lái)改善脈沖波形形狀，特別是在為VCSEL提供電流脈沖時(shí)，其電感可能會(huì )在不同器件之間及因測試電纜電感而變化。
在電流以非常小的脈寬發(fā)送脈沖時(shí)，某些SMUs容易過(guò)沖，下降時(shí)間長(cháng)。 最首要的，即使在特定電流電平下調諧脈沖輸出，仍不能保證手動(dòng)調諧可以得到一致的脈沖波形，特別是在測試脈沖式IV幅度掃描的VCSEL時(shí)。某些脈沖器/SMU解決方案要求大量的調諧參數，如帶寬、補償頻率、零極點(diǎn)、負載阻抗和上升時(shí)間。但在生產(chǎn)測試中，在車(chē)間里調諧脈沖輸出要么不方便，要么效率差。因此，行業(yè)一直要求泰克/吉時(shí)利這樣的公司開(kāi)發(fā)速度更快、電流更高的源和測量設備，以便提供他們所需的性能。 客戶(hù)就這些問(wèn)題與我們分享了許多關(guān)注事項，告訴我們： • 我們需要更短的電流脈沖，低達10 μs，但電流高達10 A。 • 我們必須使脈寬達到最小，以提供更高的電流測試VCSEL和陣列。 • 我們不能容忍器件變熱，甚至可能燒毀探頭尖端。 • 電流脈沖的任何過(guò)沖都可能會(huì )導致器件損壞。 • 我沒(méi)時(shí)間不斷調諧來(lái)獲得最好的脈沖輸出。 • 如果波形不是高保真波形，那么可能會(huì )導致表征錯誤，進(jìn)而導致良品率差及現場(chǎng)故障。 吉時(shí)利脈沖器/SMU解決方案 為應對客戶(hù)反饋的挑戰，吉時(shí)利最新開(kāi)發(fā)了2601B-PULSE系統源表10 μs脈沖器/SMU儀器。最新2601B-PULSE采用脈沖表技術(shù)，是一種業(yè)界領(lǐng)先的高電流/高速脈沖器，提供了傳統SMU的測量及全部功能。這種最新脈沖器在10 V時(shí)提供了領(lǐng)先的10 A電流脈沖輸出，支持最低10 μs脈寬，特別適合測試LIDAR中使用的VCSEL、照明和顯示器中的LED，以及半導體器件表征、浪涌保護測試等。
吉時(shí)利最新推出的2601B-PULSE系統源表10μs脈沖器/SMU儀器 脈沖器內置1 M樣點(diǎn)/秒(MS/s) 18位模數轉化器，可以同時(shí)采集脈沖電流和電壓波形，而無(wú)需使用單獨的儀器。2601B-PULSE是一種強大的解決方案，明顯提升了各種應用中的生產(chǎn)效率，如臺式表征及高度自動(dòng)化脈沖式I-V生產(chǎn)測試。 這種新型儀器最具創(chuàng )新性的功能是不要求手動(dòng)調諧，不管電流幅度是多少，也不管電感負載高達3 μH。在輸出電流脈沖時(shí)，線(xiàn)纜和電感可能會(huì )成為難題。電感可能會(huì )有限制效應，甚至會(huì )帶來(lái)?yè)p壞。電感在不同器件之間通常是不同的，即使是在測試晶圓上的激光二極管時(shí)。電感對電流源的影響在于，電感會(huì )阻止電流變化。這會(huì )導致電流源提高輸出電壓，在脈沖穩定時(shí)導致過(guò)沖和振鈴，而這在測試中是不可接受的。
被測器件和測試系統電纜中的電感可能會(huì )影響輸出電流脈沖的質(zhì)量。 如前所述，某些解決方案要求調諧以補償這些行為，可能會(huì )耗費很長(cháng)時(shí)間。2601B-PULSE的控制環(huán)路系統對10 A以下任何電流3 μH以下負載變化不需要手動(dòng)調諧，因此在輸出10 μs ~ 500 μs脈沖時(shí)沒(méi)有過(guò)沖和振鈴。這保證了快速上升時(shí)間，可以為器件提供電流脈沖，正確表征器件或電路。在通過(guò)多個(gè)幅度掃描脈沖時(shí)，如VCSEL脈沖式LIV測試掃描中，這一點(diǎn)異常重要。下圖顯示了各種電流幅度時(shí)的高保真電流脈沖輸出及2601B-PULSE的電感負載。
使用2601B-PULSE時(shí)0 μH、1 μH、3 μH負載上的10 A脈沖 輸出。
使用2601B-PULSE時(shí)0 μH、1 μH、3 μH負載上的1 A脈沖 輸出。
使用2601B-PULSE時(shí)0 μH、1 μH、3 μH負載上的0.1 A脈沖 輸出。 很明顯，2601B-PULSE提供了業(yè)界領(lǐng)先的電流脈沖輸出性能，消除了手動(dòng)調諧，而在高速自動(dòng)探測系統中測試晶圓上的VCSEL時(shí)，手動(dòng)調諧效率很差。上圖清楚地顯示了您可以滿(mǎn)懷信心地測試，而不管電流電平及不同電感負載，可以實(shí)現可重復的性能和上升時(shí)間。這款新儀器提供了許多好處： • 使用一臺儀器進(jìn)行DC/脈沖電流和電壓測量 • 滿(mǎn)懷信心地表征VCSEL，幫助您開(kāi)發(fā)下一代材料、元器件和模塊 • 不需要手動(dòng)調諧脈沖輸出，保證高脈沖保真度，縮短測試時(shí)間，節省生產(chǎn)成本 • 最大限度地減少器件自熱，減少探頭尖端燒毀的風(fēng)險，從而保護VCSEL、VSCEL陣列和LED • 測量最低一位數μs的采樣率，同時(shí)計算10V時(shí)10 μs、10 A電流脈沖 您正面臨著(zhù)哪些測試挑戰？ 您是否裝備充足，可以表征LIDAR使用的VCSEL或者其他光電器件？您是否準備好克服這些不斷進(jìn)化的器件提出的不斷增長(cháng)的挑戰？歡迎與我們溝通您的脈沖測試應用，討論最新2601B-PULSE可以怎樣幫助您解決挑戰。請與我們的應用工程師聯(lián)系，或訪(fǎng)問(wèn)2601B-PULSE產(chǎn)品頁(yè)面了解更多信息。 |
