I-U-Halbleiterkennlinien mit dem Rohde & Schwarz Sweep-Tool

Ihre Anforderung

Halbleitertechnologien wie Dioden, Leuchtdioden (LED) und Solarzellen werden ständig weiterentwickelt. Es ist von entscheidender Bedeutung, die Eigenschaften eines Halbleiters zu verstehen. Die Kombination von Strom (I) und Spannung (U) in einer I-U-Kurve ist ein gängiges Instrument zur Bestimmung der wichtigsten Eigenschaften von Komponenten oder Bauelementen in einer elektronischen Schaltung. Da es viele elektronische Bauelemente gibt, können in einer I-U-Kurve extrem viele Parameter dargestellt werden. Im Folgenden werden drei Beispiele besprochen

I-U-Kurven von Dioden

Dioden erlauben den Stromfluss in nur einer Richtung. Der Fluss wird als nichtlineare I-U-Kurve dargestellt, die Halbleiter-PN-Übergänge widerspiegelt.

I-U-Kurven von Solarzellen

Solarzellen nutzen Sonnenlicht zur Stromerzeugung. Im Dunkeln ist eine Solarzelle im Grunde eine Diode. Eine I-U-Kurve einer Solarzelle an einem sonnigen Tag zeigt wichtige Eigenschaften wie den Punkt maximaler Leistung, die Leerlaufspannung und den Kurzschlussstrom.

I-U-Kurven von LEDs

LEDs sind Dioden mit PN-Übergängen. Die I-U-Kurve einer LED ähnelt der einer Diode, liefert jedoch weitere wertvolle Informationen über die Auswirkungen der Durchlassspannungs-Energielücken und der Halbleiter auf die LED-Farbe.

Lösung von Rohde & Schwarz

Die R&S®NGU401/NGU201 Source Measure Units können Ströme vom Submikroampere- bis zum Amperebereich präzise messen. Ein Sweep-Tool stellt Source Measure Units bereit und erzeugt einen Spannungs- oder Strom-Sweep mit der Arbitrary-Gerätefunktion. Die SMU-Fast-Logging-Funktion erfasst alle 2 μs Spannungs- und Stromwerte für jeden Sweep-Schritt und stellt die Ergebnisse in einer I-U-Kurve dar.

Cursor und Multitrace

Das gezeichnete I-U-Diagramm verfügt über zwei Cursor (X und O) pro Kurve. Das Diagramm kann bis zu 10 Kurven mit verschiedenen Farben und Cursorn enthalten. Beschriftungen können neben jedem Cursor aktiviert und deaktiviert werden, was praktisch ist, wenn der Cursor entlang einer Kurve bewegt wird, um die Werte abzulesen. Die x- und y-Werte der Cursor können auch mit Hilfe der Werteleiste am rechten Rand des Charts abgelesen werden, die auch die x- und y-Werte beider Cursor auf allen Kurven anzeigt.

Konfigurierbare Zeitsteuerung

Mit der Arbiträrfunktion (QuickArb) der DC-Netzgeräte von Rohde & Schwarz können variable Einstellungen für Quellenspannung und -strom als Funktion der Zeit festgelegt werden. Wertepaare aus Spannung und Strom werden zusammen mit einer Verweilzeit gespeichert.

Die Zeitkonfigurationen können auf der Registerkarte Sweep eingestellt werden, einschließlich der Einschwingzeit für den Sweep-Schritt, der Vorverzögerung und der Apertur. Die Zeitauflösung kann auch eingestellt werden, um die Fast-Logging-Abtastrate für eine Erfassung zu bestimmen.

Brummunterdrückung

Brummgeräusche können unterdrückt werden, wenn ein Low-Anschluss mit Masse verbunden ist. Die R&S®NGU wird mit einer praktischen Steckbrücke geliefert, um den zweiten Low-Force-Anschluss und die Masseklemme mit der Frontplatte zu verbinden. Mit einer Sweep-Tool-Option kann die Erfassungszeit auf ein ganzes Vielfaches der Netzfrequenz synchronisiert werden, um das Brummen in den Ergebnissen weiter zu reduzieren.

Zusammenfassung

Die R&S®NGU Source Measure Units sind eine genaue und benutzerfreundliche Lösung zum präzisen Messen, Aufzeichnen und Analysieren elektrischer Eigenschaften. Mit dem Sweep-Tool, der Arbiträrfunktion und Fast Logging ist es möglich, die R&S®NGU präzise I-U-Sweeps durchführen zu lassen. Das Sweep-Tool kann auch mit DC-Netzgeräten (R&S®NGM201/NGM202) verwendet werden.