Назначение
Анализаторы полупроводниковых приборов B1500A (далее - анализаторы) предназначены для измерения электрических параметров полупроводниковых приборов.
Описание
Анализаторы полупроводниковых приборов представляют собой проектно-компонуемые устройства модульной конструкции, состоящие из базового блока и встраиваемых сменных модулей.
Принцип работы анализаторов основан на измерении значений тока (напряжения) на электродах тестируемого полупроводникового прибора при формировании на них последовательности значений напряжения или тока. Формируемая величина рассматривается в качестве аргумента, а измеряемая величина в качестве функции полученной вольтамперной характеристики (ВАХ) в координатах «напряжение-ток» или «ток-напряжение». ВАХ служит основой для определения или расчета интересующих параметров тестируемого полупроводникового прибора. Графическое отображение ВАХ формируется путем линейной аппроксимации ее значений в промежутках между измеренными точками.
При наличии у тестируемого полупроводникового прибора управляющего (база, затвор) и/или вспомогательного (подложка) электродов, прибор обеспечивает измерение семейства BAX по значениям одного или двух параметров, каждый из которых может быть задан в виде последовательности значений токов или напряжений формируемых на электродах тестируемого полупроводникового прибора.
Анализаторы имеют возможность формировать/измерять ток в диапазоне ниже 1 нА (погрешность не нормируется).
В зависимости от выполняемых задач и для расширения функциональных возможностей анализаторы могут комплектоваться следующими сменными модулями:
- B1510A (модуль HPSMU) - источник/измеритель большой мощности;
- B1511A (модуль MPSMU) - источник/измеритель средней мощности;
- B1511B (модуль MPSMU) - источник/измеритель средней мощности;
- B1514A (модуль MCSMU) - источник/измеритель среднего тока;
- B1517A (модуль HRSMU) - источник/измеритель с высоким разрешением;
- B1520A (модуль MFCMU) - измеритель электрической емкости многочастотный;
- B1525A (модуль HV-SPGU) - генератор высоковольтных импульсов;
- B1530A (модуль WGFMU) - генератор сигналов произвольной формы и измеритель;
- B1542A - модуль для проведения импульсных измерений вольт-амперных характеристик (требуется дополнительное оборудование).
- E5288A (модуль ASU) - усилитель/переключатель малых токов.
Приборы имеют встроенный компьютер, работающий на платформе MS Windows 7. Компьютер оснащен встроенным накопителем на жестком диске, приводом DVD, интерфейсами GPIB, USB, LAN. Управление анализаторами осуществляется с помощью сенсорного дисплея или подключаемых клавиатуры и манипулятора типа «мышь».
Конструктивно анализаторы размещены в закрытом корпусе настольного исполнения, позволяющему установку в стандартную 19-дюймовую стойку.
На передней панели анализаторов расположены выключатель питания, сенсорный графический дисплей, функциональные кнопки, поворотно-нажимная ручка управления (энкодер), порты USB для подключения внешней клавиатуры и манипулятора типа «мышь», привод DVD, светодиодные индикаторы состояния.
На задней панели анализаторов расположены разъем питания, вентиляторы обдува, порты интерфейсов GPIB, USB, LAN, выход VGA, гнезда для установки сменных модулей.
Для предотвращения несанкционированного доступа к внутренним частям приборов один из винтов крепления корпуса пломбируется.
Программное обеспечение
включает в себя операционную систему Microsoft Windows 7 и внешнее прикладное ПО EasyEXPERT, устанавливаемое на жесткий диск встроенного в приборы компьютера. Оно служит для обеспечения функционирования анализаторов, управления интерфейсом и процессами измерений, расчета характеристик, построения графиков и изображений и т.д. Данное ПО является метрологически значимым и защищено от несанкционированного вмешательства системой паролей.
Таблица 1 - Характеристики программного обеспечения (ПО)
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | EasyEXPERT |
| Номер версии (идентификационный номер ПО) | Не ниже A.05.04.2013.0328 |
| Цифровой идентификатор ПО | _ |
| Другие идентификационные данные (если имеются) | _ |
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Таблица 2 - Основные метрологические характеристики модулей в режиме воспроизведения напряжения постоянного тока
| Тип модуля | Пределы воспроизведения | Разрешение | Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения |
| B1510A (модуль HPSMU) | ± 2 В | 100 мкВ | ± (0,00018U + 400 мкВ) |
| ± 20 В | 1 мВ | ± (0,00018U + 3 мВ) |
| ± 40 В | 2 мВ | ± (0,00018U + 6 мВ) |
| ± 100 В | 5 мВ | ± (0,00018U + 15 мВ) |
| ± 200 В | 10 мВ | ± (0,00018U + 30 мВ) |
| B1511A (модуль MPSMU), B1511B (модуль MPSMU), B1517A (модуль HRSMU) | ± 0,5 В | 25 мкВ | ± (0,00018U + 150 мкВ) |
| ± 2 В | 100 мкВ | ± (0,00018U + 400 мкВ) |
| ± 5 В | 250 мкВ | ± (0,00018U + 750 мкВ) |
| ± 20 В | 1 мВ | ± (0,00018U + 3 мВ) |
| ± 40 В | 2 мВ | ± (0,00018U + 6 мВ) |
| ± 100 В | 5 мВ | ± (0,00018U + 15 мВ) |
| B1514A (модуль MCSMU) | ± 0,2 В | 200 нВ | ± (0,0006U + 0,14 мВ) |
| ± 2 В | 2 мкВ | ± (0,0006U + 0,6 мВ) |
| ± 20 В | 20 мкВ | ± (0,0006U + 3 мВ) |
| ± 40 В2) | 40 мкВ | ± (0,0006U + 3 мВ) |
Примечание: U - воспроизводимое значение напряжения, В;
I - выходной ток, А;
1) - пропорциональное смещение в мВ;
2) - максимальное напряжение 30 В.
Таблица 3 - Основные метрологические характеристики модулей в режиме измерения напряжения постоянного тока
| Тип модуля | Предел измерений | Разрешение | Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения |
| B1510A (модуль HPSMU) | ± 2 В | 2 мкВ | ± (0,0001U + 140 мкВ) |
| ± 20 В | 20 мкВ | ± (0,00009U + 900 мкВ) |
| ± 40 В | 40 мкВ | ± (0,0001U + 1 мВ) |
| ± 100 В | 100 мкВ | ± (0,00012U + 2,5 мВ) |
| ± 200 В | 200 мкВ | ± (0,00014U + 2,8 мВ) |
| B1511A (модуль MPSMU), B1511B (модуль MPSMU), B1517A (модуль HRSMU) | ± 0,5 В | 0,5 мкВ | ± (0,0001U + 120 мкВ) |
| ± 2 В | 2 мкВ | ± (0,0001U + 140 мкВ) |
| ± 5 В | 5 мкВ | ± (0,00009U + 250 мкВ) |
| ± 20 В | 20 мкВ | ± (0,00009U + 900 мкВ) |
| ± 40 В | 40 мкВ | ± (0,0001U + 1 мВ) |
| ± 100 В | 100 мкВ | ± (0,00012U + 2,5 мВ) |
| B1514A (модуль MCSMU) | ± 0,2 В | 200 нВ | ± (0,0006U + 0,14 мВ + 0,0511)) |
| ± 2 В | 2 мкВ | ± (0,0006U + 0,6 мВ + 0,511)) |
| ± 20 В | 20 мкВ | ± (0,0006U + 3 мВ + 5I1)) |
| ± 40 В2) | 40 мкВ | ± (0,0006U + 3 мВ + 10I1)) |
Примечание: U - измеряемое значение напряжения, В;
I - выходной ток, А;
1) - пропорциональное смещение в мВ;
2) - максимальное напряжение 30 В.
Таблица 4 - Основные метрологические характеристики модулей в режиме воспроизведения силы постоянного тока
| Тип модуля | Пределы воспроизведения | Разрешение | Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения |
| B1510A (модуль HPSMU) | ± 1 нА | 50 фА | ± (0,001I + 300 фА+ U-1 фА1)) |
| ± 10 нА | 500 фА | ± (0,001I + 3 пА + U-10 фА1)) |
| ± 100 нА | 5 пА | ± (0,0005I + 30 пА + U-100 фА1)) |
| ± 1 мкА | 50 пА | ± (0,0005I + 300 пА + U-1 пА1)) |
| ± 10 мкА | 500 пА | ± (0,0005I + 3 нА + U-10 пА1)) |
| ± 100 мкА | 5 нА | ± (0,00035I + 15 нА + U-100 пА1)) |
| ± 1 мА | 50 нА | ± (0,0004I + 150 нА + U-1 нА1)) |
| ± 10 мА | 500 нА | ± (0,0004I + 1,5 мкА + U-10 нА1)) |
| ± 100 мА | 5 мкА | ± (0,00045I + 15 мкА + U-100 нА1)) |
| ± 1 А | 50 мкА | ± (0,004I + 300 мкА + U-1 мкА1)) |
| B1511A (модуль MPSMU), B1511B (модуль MPSMU), c модулем ASU | ± 1 пА | 1 фА | Не нормируется |
| Тип модуля | Пределы воспроизведения | Разрешение | Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения |
| B1511A (модуль MPSMU), B1511B (модуль MPSMU) | ± 1 нА | 50 фА | ± (0,0011 + 300 фА+ U-1 фА1)) |
| ± 10 нА | 500 фА | ± (0,0011 + 3 пА + U-10 фА1)) |
| ± 100 нА | 5 пА | ± (0,00051 + 30 пА + U-100 фА1)) |
| ± 1 мкА | 50 пА | ± (0,00051 + 300 пА + U-1 пА1)) |
| ± 10 мкА | 500 пА | ± (0,00051 + 3 нА + U-10 пА1)) |
| ± 100 мкА | 5 нА | ± (0,000351 + 15 нА + U-100 пА1)) |
| ± 1 мА | 50 нА | ± (0,00041 + 150 нА + U-1 нА1)) |
| ± 10 мА | 500 нА | ± (0,00041 + 1,5 мкА + U-10 нА1)) |
| ± 100 мА | 5 мкА | ± (0,000451 + 15 мкА + U-100 нА1)) |
| B1517A (модуль HRSMU), с модулем ASU | ± 1 пА | 1 фА | Не нормируется |
| B1517A (модуль HRSMU) | ± 10 пА | 5 фА | Не нормируется |
| ± 100 пА | 5 фА | Не нормируется |
| ± 1 нА | 50 фА | ± (0,0011 + 300 фА+ U-1 фА1)) |
| ± 10 нА | 500 фА | ± (0,0011 + 3 пА + U-10 фА1)) |
| ± 100 нА | 5 пА | ± (0,00051 + 30 пА + U-100 фА1)) |
| ± 1 мкА | 50 пА | ± (0,00051 + 300 пА + U-1 пА1)) |
| ± 10 мкА | 500 пА | ± (0,00051 + 3 нА + U-10 пА1)) |
| ± 100 мкА | 5 нА | ± (0,000351 + 15 нА + U-100 пА1)) |
| ± 1 мА | 50 нА | ± (0,00041 + 150 нА + U-1 нА1)) |
| ± 10 мА | 500 нА | ± (0,00041 + 1,5 мкА + U-10 нА1)) |
| ± 100 мА | 5 мкА | ± (0,000451 + 15 мкА + U-100 нА1)) |
| B1514A (модуль MCSMU) | ± 10 мкА | 10 пА | ± (0,00061 + 2 нА + U-0,1 нА) |
| ± 100 мкА | 100 пА | ± (0,00061 + 20 нА + U-1 нА) |
| ± 1 мА | 1 нА | ± (0,00061 + 200 нА + U-10 нА) |
| ± 10 мА | 10 нА | ± (0,00061 + 2 мкА + U-100 нА) |
| ± 100 мА | 100 нА | ± (0,00061 + 20 мкА + U-1 мкА) |
| ± 1 А2) | 1 мкА | ± (0,0041 + 200 мкА + U-10 мкА) |
Примечание: I - измеряемое значение тока, А;
U - выходное напряжение, В;
1) - пропорциональное смещение в фА (пА, нА, мкА).
2) - только в импульсном режиме.
Таблица 5 - Основные метрологические характеристики модулей в режиме измерения силы постоянного тока
| Тип модуля | Предел измерений | Разрешение | Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения |
| B1510A (модуль HPSMU) | ± 1 нА | 10 фА | ± (0,0011 + 200 фА+ U-1 фА1)) |
| ± 10 нА | 10 фА | ± (0,0011 + 1 пА + U-10 фА1)) |
| ± 100 нА | 100 фА | ± (0,00051 + 20 пА + U-100 фА1)) |
| ± 1 мкА | 1 пА | ± (0,00051 + 100 пА + U-1 пА1)) |
| ± 10 мкА | 10 пА | ± (0,00041 + 2 нА + U-10 пА1)) |
| Тип модуля | Предел измерений | Разрешение | Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения |
| ± 100 мкА | 100 пА | ± (0,00031 + 3 нА + U-100 пА1)) |
| ± 1 мА | 1 нА | ± (0,00031 + 60 нА + U-1 нА1)) |
| ± 10 мА | 10 нА | ± (0,0003I + 200 нА + U-10 нА1)) |
| ± 100 мА | 100 нА | ± (0,0004I + 6 мкА + U-100 нА1)) |
| ± 1 А | 1 мкА | ± (0,004I + 150 мкА + U-1 мкА1)) |
| B1511A (модуль MPSMU), B1511B (модуль MPSMU), c модулем ASU | ± 1 пА | 100 аА | Не нормируется |
| B1511A (модуль MPSMU), B1511B (модуль MPSMU) | ± 1 нА | 10 фА | ± (0,001I + 200 фА+ U-1 фА1)) |
| ± 10 нА | 10 фА | ± (0,001I + 1 пА + U-10 фА1)) |
| ± 100 нА | 100 фА | ± (0,0005I + 20 пА + U-100 фА1)) |
| ± 1 мкА | 1 пА | ± (0,0005I + 100 пА + U-1 пА1)) |
| ± 10 мкА | 10 пА | ± (0,0004I + 2 нА + U-10 пА1)) |
| ± 100 мкА | 100 пА | ± (0,0003I + 3 нА + U-100 пА1)) |
| ± 1 мА | 1 нА | ± (0,0003I + 60 нА + U-1 нА1)) |
| ± 10 мА | 10 нА | ± (0,0003I + 200 нА + U-10 нА1)) |
| ± 100 мА | 100 нА | ± (0,0004I + 6 мкА + U-100 нА1)) |
| B1517A (модуль HRSMU), с модулем ASU | ± 1 пА | 100 аА | Не нормируется |
| ± 10 пА | 400 аА | Не нормируется |
| ± 100 пА | 500 аА | Не нормируется |
| B1517A (модуль HRSMU) | ± 10 пА | 1 фА | Не нормируется |
| ± 100 пА | 2 фА | Не нормируется |
| ± 1 нА | 10 фА | ± (0,001I + 200 фА+ U-1 фА1)) |
| ± 10 нА | 10 фА | ± (0,001I + 1 пА + U-10 фА1)) |
| ± 100 нА | 100 фА | ± (0,0005I + 20 пА + U-100 фА1)) |
| ± 1 мкА | 1 пА | ± (0,0005I + 100 пА + U-1 пА1)) |
| ± 10 мкА | 10 пА | ± (0,0004I + 2 нА + U-10 пА1)) |
| ± 100 мкА | 100 пА | ± (0,0003I + 3 нА + U-100 пА1)) |
| ± 1 мА | 1 нА | ± (0,0003I + 60 нА + U-1 нА1)) |
| ± 10 мА | 10 нА | ± (0,0003I + 200 нА + U-10 нА1)) |
| ± 100 мА | 100 нА | ± (0,0004I + 6 мкА + U-100 нА1)) |
| B1514A (модуль MCSMU) | ± 10 мкА | 10 пА | ± (0,0006I + 2 нА + U-0,1 нА) |
| ± 100 мкА | 100 пА | ± (0,0006I + 20 нА + U-1 нА) |
| ± 1 мА | 1 нА | ± (0,0006I + 200 нА + U-10 нА) |
| ± 10 мА | 10 нА | ± (0,0006I + 2 мкА + U-100 нА) |
| ± 100 мА | 100 нА | ± (0,0006I + 20 мкА + U-1 мкА) |
| ± 1 А2) | 1 мкА | ± (0,004I + 200 мкА + U-10 мкА) |
Примечание: I - измеряемое значение тока, А;
U - выходное напряжение, В;
1) - пропорциональное смещение в фА (пА, нА, мкА).
2) - только в импульсном режиме.
Таблица 6 - Основные метрологические характеристики модуля B1520A (модуль MFCMU) в режиме измерения электрической емкости_________________________________
| Частота | Предел измерений | Пределы допускаемой относительной погрешности измерения |
| 1 кГц | 100 пФ | ± 0,92 % |
| 1 нФ | ± 0,18 % |
| 10 нФ | ± 0,11 % |
| 100 нФ | ± 0,1 % |
| 10 кГц | 100 пФ | ± 0,18 % |
| 1 нФ | ± 0,11 % |
| 10 нФ | ± 0,1 % |
| 100 нФ | ± 0,1 % |
| 100 кГц | 10 пФ | ± 0,18 % |
| 100 пФ | ± 0,11 % |
| 1 нФ | ± 0,1 % |
| 10 нФ | ± 0,1 % |
| 1 МГц | 1 пФ | ± 0,26 % |
| 10 пФ | ± 0,11 % |
| 100 пФ | ± 0,1 % |
| 1 нФ | ± 0,1 % |
| 5 МГц | 1 пФ | ± 0,61 % |
| 10 пФ | ± 0,32 % |
| 100 пФ | ± 0,29 % |
| 1 нФ | ± 0,32 % |
Примечание: - диапазон частот от 1 кГц до 5 МГц;
- пределы допускаемой относительной погрешности установки частоты ± 0,008 %.
Таблица 7 - Основные метрологические характеристики модуля B1525A (модуль HV-SPGU) в
режиме воспроизведения импульсов и напряжения постоянного тока
| Характеристика | Значение |
| Диапазон установки выходного напряжения U - при нагрузке 50 Ом; - в режиме холостого хода | От - 20 до + 20 В От - 40 до + 40 В |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки выходного напряжения | ± (0,005U + 50 мВ) |
| Выброс на вершине импульса при нагрузке 50 Ом | ± (0,05U + 20 мВ) |
| Диапазон частот | От 0,1 Гц до 33 МГц |
| Период следования импульсов, T | От 30 нс до 10 с |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки периода следования импульсов | ± 0,01T |
| Длительность импульсов, т | От 10 нс до (T - 10) нс |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки длительности импульсов | ± (0,03т + 2 нс) |
| Длительность фронта и среза импульсов | 20 нс (при U < 10 В); 30 нс (при U < 20 В); 60 нс (при U > 20 В) |
Таблица 8 - Основные метрологические характеристики модуля B1530A (модуль WGFMU) в
режиме воспроизведения сигналов
| Характеристика | Значение |
| Диапазон установки выходного напряжения U | От - 10 до + 10 В |
| Диапазон установки выходного напряжения U в режиме воспроизведения импульсов - при нагрузке 50 Ом; - в режиме холостого хода | От - 2,5 до + 2,5 В От - 5 до + 5 В |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки выходного напряжения | ± (0,001U + 0,001Uk.) |
| Выброс на вершине импульса при нагрузке 50 Ом | ± (0,05U + 20 мВ) |
| Период следования импульсов, T | От 100 нс до 100 мс |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки периода следования импульсов | ± 0,01T |
| Длительность импульсов, т | От 50 нс до 50 мс |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки длительности импульсов | ± (0,03т + 2 нс) |
Примечание: Uk. - конечное значение диапазона, В.
Таблица 9 - Основные метрологические характеристики модуля B1530A (модуль WGFMU) в
режиме измерения сигналов
| Характеристика | Значение |
| Диапазон измерения напряжения U | От - 10 до + 10 В |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения напряжения | ± (0,001U + 0,001Uk.) |
| Пределы измерений силы тока I | 1 мкА, 10 мкА, 100 мкА, 1 мА, 10 мА |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения силы тока | ± (0,001I + 0,002Ik.) |
Примечание: Uk. - конечное значение диапазона, В.
Ik. - конечное значение диапазона, А.
Таблица 10 - Технические характеристики
| Характеристика | Значение |
| Напряжение питания | От 100 до 240 В; 50/60 Гц |
| Габаритные размеры (длинахширинахвысота), мм | 420x330x575 |
| Масса, кг - анализатор B1500A | 20 |
| - модуль B1510A | 2 |
| - модули B1511A, B1511B | 1 |
| - модуль B1514A | 1,3 |
| - модуль B1517A | 1,2 |
| - модуль B1520A | 1,5 |
| - модуль B1525A | 1,3 |
| - модуль B1530A | 1,3 |
| Нормальные условия применения: - температура окружающего воздуха, °С | 23 ± 5 |
| - относительная влажность воздуха, % | до 70 |
| Рабочие условия применения: - температура окружающего воздуха, °С | от + 5 до + 40 |
| - относительная влажность воздуха, % | до 70 |
Знак утверждения типа
наносится методом трафаретной печати на лицевую панель прибора и типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации.
Комплектность
Таблица 11 - Комплектность
| Наименование | Количество |
| Измеритель B1500A | 1 шт. |
| Кабель питания | 1 шт. |
| Комплект ЗИП | 1 шт. |
| Компакт диск с ПО | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации | 1 экз. |
| Методика поверки | 1 экз. |
Опции:
N1258A - Селектор модуля.
N1259A - Устройство подключения для испытаний мощных устройств.
N1260A - Тройник смещения высокого напряжения.
N1261A - Защитный адаптер.
N1262A - Магазин сопротивлений.
Поверка
осуществляется по документу МП 58501-14 «Анализаторы полупроводниковых приборов
B1500A. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМС» в июне 2014 г.
Средства поверки: мультиметр 3458А (Госреестр № 25900-03); меры емкости образцовые Р597 (Госреестр № 2684-70); частотомер электронно-счетный 43-85/3R (Госреестр № 32869-06); осциллограф цифровой DSO6052A (Госреестр № 30681-13); калибратор универсальный Fluke 9100 (Госреестр № 25985-09).
Сведения о методах измерений
приведены в руководстве по эксплуатации.
Нормативные документы
1. ГОСТ 14014-91 Приборы и преобразователи измерительные цифровые напряжения, тока, сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний.
2. ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.
3. ГОСТ 8.022-91 ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений силы постоянного электрического тока в диапазоне от 1-10-16 до 30 А.
4. ГОСТ 8.027-2001 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы.
5. Техническая документация фирмы-изготовителя.
