探針臺
Probe Stations
文章使用產品：探針臺、2450Keithley數字源表
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一、測試系統組成與連接
一套完整的三端器件測試系統主要包括以下部分：
| 系統組件 | 推薦型號/類型 | 說明 |
| 源表 (SMU) | 兩臺 Keithley 2450 | 一臺用于柵極（基極）偏置，另一臺用于漏極（集電極）偏置及測量。 |
| 探針臺 | TLRH探針臺 | 建議選擇具備至少三組探針、分辨率可達0.7μm的探針臺，以確保精準接觸。 |
| 連接電纜 | 三同軸電纜或低噪聲線纜 | 例如 Keithley 7078-TRX-10，用于連接源表與探針臺，減少噪聲干擾。 |
| 上位機軟件 | Kickstart | 用于控制源表、數據采集和圖形化顯示，支持 LAN/USB/GPIB 連接。 |
| 夾具與適配器 | 三通適配器 | 例如 237-TRX-T 型三通，用于Force LO 端的共接。 |
二、測試三端器件（以 MOSFET 為例）時，兩臺 Keithley 2450 的典型連接方式如下：
（1）SMU #1：Force HI 連接 MOSFET 的柵極 (Gate)，Force LO 與 SMU #2 的 Force LO 以及器件的源極 (Source) 共接（通常通過三通適配器實現）。
（2）SMU #2：Force HI 連接 MOSFET 的漏極 (Drain)，Force LO 與 SMU #1 的 Force LO 以及器件的源極 (Source) 共接。
（3）探針臺：負責固定芯片或器件，并引導探針精準落在器件的三個端口上。
三、下面的流程圖描繪了典型的連接與配置過程：
雙2450Keithley數字源表連接探針臺連接示意圖
雙2450Keithley數字源表與MOSFET連接示意圖
四、測試步驟與配置
1、儀器配置：
（1）SMU #1（柵極控制）：設置為電壓源模式，輸出一個掃描電壓（例如 0V 到 10V），并設置合適的電流限制（例如 100mA）以防止器件損壞。
（2）SMU #2（漏極控制）：也設置為電壓源模式，用于輸出不同的固定電壓（例如 0.1V, 0.5V, 1V）或進行電壓掃描；或者根據需要設置為電流源模式。同樣需要設置適當的限制值（電流或功率）。
（3）連接設置：為確保安全，特別是在使用較高電壓時，務必短接兩臺 2450 后面板上的 Interlock 端子。只有 Interlock 短接時，才能啟用高壓輸出。
2、軟件控制與同步：
（1）使用 Kickstart 軟件可以方便地控制多臺源表。你需要創建一個新項目，添加兩臺 2450 儀器。
（2）如果通過 TSP-Link 同步兩臺源表，需先將每臺 2450 的 Command Set 設置為 TSP 模式（路徑：MENU → System → Settings → Command Set）。并為每臺儀器設置唯一的節點號（Node number，范圍1-64），然后初始化 TSP-Link 網絡。
（3）在 Kickstart 中配置掃描參數。例如，可以對 SMU #1（柵極）設置線性電壓掃描，對 SMU #2（漏極）設置多個固定的電壓值，從而自動獲取完整的輸出特性曲線族。
3、測試執行與數據管理：
（1）啟動掃描后，軟件（如 Kickstart）會自動同步兩臺源表的操作并采集數據。
（2）軟件能實時繪制曲線（如 Id-Vg 轉移特性曲線、Id-Vd 輸出特性曲線），數據也可導出進行后續分析。
五、注意事項
（1）屏蔽與接地：為減少噪聲干擾對微小電流測量（如 nA 甚至 pA 級）的影響，強烈建議使用三同軸電纜并將屏蔽層良好接地。探針臺和測試夾具也應盡可能放置在金屬屏蔽盒內。
（2）電纜電容：電纜的寄生電容會影響高速或高阻抗測試的響應速度和穩定性。盡量使用短電纜，并給儀器足夠的穩定時間（Aperture time）再進行測量。
（3）設備安全：在施加偏壓前，務必仔細檢查連接，確保探針準確接觸在正確的焊盤上，避免短路或誤加電壓損壞昂貴器件。
（4）測試速度與精度：Keithley 2450 提供了測試速度（Speed）與分辨率（Resolution）的調整選項。在追求更高測量精度時，可以適當降低測試速度；若需快速掃描，則可選擇更快的速度但可能犧牲一定精度。您可以通過前面板的 QUICKSET 鍵快速調整這些設置。
六、高級應用與技巧
（1）多種測試類型：這套系統除了進行基本的 I-V 曲線掃描（I-V Sweep）外，還可用于 I-T（電流-時間）、V-T（電壓-時間）特性測試，以及研究器件的穩定性與可靠性。
（2）溫度依賴性研究：若探針臺配備溫控平臺，可以同步改變溫度，研究器件性能（如閾值電壓、遷移率）的溫度特性。
（3）腳本自動化：復雜的測試流程（如多步循環測試）可以通過編寫 TSP（Test Script Processor）腳本在儀器內部運行，實現高度自動化，減少計算機通信開銷。
（4）利用兩臺 Keithley 2450 源表配合探針臺，可以構建一個功能強大、精度高的三端器件測試平臺。希望這些信息能幫助您順利完成測試。
探針臺示意圖
KEITHLEY 2450型 數字源表示意圖
