什麼是電源電錶SMU？用Source meter源表精準量測元件的IV Curve以及極小或極高的電阻！ 電源電錶（Source Meter Unit, SMU）廣泛用於半導體元件、材料、醫療、LED元件與光通訊等行業，測量元件的I-V特性曲線（IV curve）、絕緣材料的電阻值（電阻率）、電容的絕緣電阻（漏電流）、光電元件的暗電流或者L-I-V等。
本文包含以下部分，可點選快速連結（附實際操作影片） ◆ 什麼是SMU（Source Meter Unit）電源電表 Keysight SMU內建任意波型產生功能 （實際量測影片 ）利用SMU進行極小或極高的電阻量測 （實際量測影片 ）利用B2980系列進行極高電阻的測試 （實際量測影片 ）直接看影音檔: 利用SMU精確量測元件IV curve/極高或極低電阻 預約DEMO ，成功預約即贈精美小禮物！
電源電錶（Source Meter Unit, SMU）廣泛用於半導體元件、材料、醫療、LED 元件與光通訊等行業，測量元件的I-V特性曲線（IV curve）、絕緣材料的電阻值（電阻率）、電容的絕緣電阻（漏電流）、光電元件的暗電流或者 L-I-V 等。電源電錶的名稱已經清晰的告訴我們，其包含了高精度電源輸出和測量，但僅僅是電源和電表的簡單拼湊嗎？為了簡要說明這個問題，本文列出了 SMU 的以下幾個典型的應用場景：
◆ 在測量絕緣材料的電阻值（GΩ/TΩ）或二極體的反向漏電流時，通常會需要給待測物施加電壓激活，並測量對應的電流
通常SMU都具備電壓源Vs、電流源Is、電流錶IM、電壓表 VM 四種功能，而且能夠任意搭配激活源和測量功能，按照DUT特徵選擇對應的模式。如下圖所示：
(圖-電源電表的四種功能)
和直流電源的輸出端子V+、V-不同，電源電表SMU通常將電源的輸出端稱為High Force、Lower Force。因此，電源和測量的組合有：VFIM、VFVM、IFVM、IFIM（V/I激活F + V/I測量M）。
(圖-IV的四個象限)
◆ DC直流電源— 第一象限
通常電源電表 SMU 採用的都是施加恒定的直流電壓，同時進行電流的測量。如絕緣材料高阻、電容器的絕緣電阻的測量等。但很多待測物 DUT 的測量需要施加特定的激活波形，如二極體的 IV 特性測量，需要在指定的電壓或電流範圍內，逐點改變電壓V或電流I的值，並測量出對應的 I 或 V，畫出曲線；在測量 VSCEL、MOSFET 等激活電流較大的元件時，為避免元件特性變化，甚至熔斷，也通常會採用脈衝替代直流激活等；鋰電池的交流內阻 ACR 測量，需要給電池注入特定頻率和幅度的電流正弦波。
(圖-Keysight電源電表具備任意波型產生器功能)
需要注意的是，電源電表 SMU 的脈衝電壓和電流最小脈衝寬度、上升/下降沿的典型指標，以 B2900系列電源電表 為例，可以到達 10A/100uS 級的電流脈衝、或210V/1mS級的電壓脈衝；而 M9603A PXI 高速電源電表可以輸出 10A / 10uS 的電流脈衝。
(圖-設定脈衝值與真實值之誤差)
再看下圖時，回應隨機波動或存在雜訊，需要增大測量積分時間消去波動或雜訊影響。
(圖-響應隨機波動需要增加測試時間)
因此，精確測量出待測物 DUT 在激勵下的電壓和電流響應波形是非常重要，通常會借助傳統示波器來觀察電源電表測量的電壓或電流波形，但礙於示波器的解析度、靈敏度、雜訊等問題，這種努力往往徒勞！
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B2900
Quick IV Measurement Software 軟體，操作簡單、圖形清晰，支援一鍵式I-V curve伏安特性掃描等，支援 B2900 系列桌上型電源電表和 M9600 PXI 模組化SMU。
(圖-Quick IV)
以上介紹了電源電表 SMU 的基本功能，包括四象限的電壓源或電流源，電壓表或電流錶，脈衝或任意波形產生器，精密電壓和電流示波器，電壓或電流掃描器等。然而 多通道電源電錶 應用也非常的典型，是德科技除了提供單/雙通道桌上型電源電錶 B2900 系列，還有 M9600 PXI模組式電源電錶，搭配 M9018B（18 插槽主機殼）可形成高達85 通道的電源電錶系統。
二極體、三極管、光電感測器、MOS-FET等半導體元件或材料，由於介於絕緣體和導體的特性，電流範圍非常大，固定的一個量程不可能覆蓋。許多的電源電錶 SMU 具備自動量程功能，會依據待側訊號的大小自動改變其量程，以覆蓋超大的量程挑戰。最新上市的 M9603A 與 M9615A PXI SMU 模組式電源電錶，更是採用了專利的“無縫量程切換”技術，進一步節省量程切換時間以及由於量程切換帶來的訊號影響。
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電阻值在Ω級至MΩ級範圍內時，數位萬用電錶就可以有很好的表現。倘若需要進行更小電阻量測，常常會碰到量測出來的數值有很大誤差的問題，這是為什麼呢？原因在於數位萬用電表的電阻測量方法是利用“歐姆定律”進行，R =U/I，量測電阻元件上施加一個激活電流，然後去測量元件兩端的電壓來計算出電阻值。但如果我們查一下數位萬用電表的產品規格書，會發現這個激活電流最高是1mA，它在10mΩ電阻兩端造成的壓降是10uV，然而數位萬用電表最小量程是100mV，兩者相差了1萬倍！其測量誤差也就極其可觀了！
↑ 1A 注入電流的量測结果
當然可以！B2900 系列中的 B2985B / B2987B 靜電錶/高阻計非常可以
數位萬用電表測量電阻的量程通常在 1GΩ 以下。如果需要測量更高的電阻，或者絕緣材料的直流電阻，就非具備高阻測試能力的高阻計莫屬了。 B2985B / B2987B 靜電計/高阻計可以提供 1000 V 的測量電壓， 以及 fA 級的電流測量解析度。以測量 1TΩ（1 x 1015 Ω）電阻為例，1000V 的測試電壓，電流值 1 pA (1x10-12 A），這對量測儀器的要求極高，包括數位萬用電表等的其他量測儀器對此都無能為力。
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