IoT 및 반도체의 배터리 수명을 최적화하는 새로운 SMU

로데슈바르즈는 사물 인터넷(IoT) 애플리케이션과 반도체 구성 요소 테스트를 위한 배터리 수명 테스트를 분석 및 최적화하기 위한 두 가지 새로운 기기와 함께 소스 측정 장치(SMU) 시장에 진출한다고 발표했습니다.

새로운 R&S NGU 시리즈 SMU(소스 측정 장치)는 R&S NGU201 및 R&S NGU401의 두 가지 모델로 출시됩니다. 이 장치는 로데슈바르즈의 새로운 시장 진출을 표시하며 전류 및 전압 생성 및 측정을 동시에 가능하게 하는 제품을 제공합니다. 이것은 잘 제어된 모드에서 전압 또는 전류를 동시에 전달하고 테스트 중인 장치에서 전압 및 전류 값의 대응 관계를 측정할 수 있는 계측기 클래스입니다. 2사분면 R&S NGU201은 무선 장치의 배터리 테스트를 대상으로 하는 반면, 4사분면 R&S NGU401은 반도체 테스트를 위해 음전압으로 전환할 수 있고 훨씬 더 넓은 전압 범위를 지원합니다.

로데슈바르즈의 전력 제품, 계량기, 소스 및 오디오 분석기의 제품 관리 및 계획 이사인 Philipp Weigell은 소스 측정 장치의 진정한 정의는 매우 정확한 소싱, 로딩 및 측정 기능을 제공하는 장치라고 말했습니다. 고급형 NGU401은 임의 극성의 4사분면 소스 또는 싱크 작동을 제공한다는 점에서 SMU의 엄격한 정의와 일치합니다. 따라서 반도체를 테스트하고 특성화하는 데 이상적으로 적합합니다. 새로운 SMU가 다루는 다른 두 가지 핵심 분야는 정밀 전자 제품과 연구 및 교육 분야입니다.

SMU 정의

SMU는 신호 생성 기능과 측정 기능을 동일한 핀 또는 커넥터에 결합한 장비입니다. 전원 공급 장치 또는 파형 발생기, 디지털 멀티미터, 전류 소스 및 전자 부하의 기능을 효과적으로 포괄하여 전압 또는 전류를 생성하고 동시에 측정할 수 있습니다.

SMU 계측기는 테스트 시스템에서 전압과 전류를 모두 측정하는 데 사용됩니다. 그래픽 인터페이스와 다중 컴퓨팅 옵션 및 GPIB, 이더넷, USB와 같은 시스템 버스를 사용하면서 가변 전압(또는 전류)의 함수로 전류(또는 전압)를 빠르게 측정할 수 있습니다.

SMU는 많은 반도체의 특성화, 특히 단락 전류, 개방 회로 전압 및 최대 전력점을 포함한 광전지 또는 LED 다이오드의 특성 및 I-V 매개변수의 정확한 측정을 가능하게 합니다. 반도체 특성화는 나노 또는 마이크로 암페어 범위의 전류 감도가 필요한 애플리케이션의 한 예입니다. 또한 더 높은 정확도, 고속, 원격 전압 감지 및 4사분면 측정에 대한 요구로 인해 기존의 프로그래밍 가능한 전원 공급 장치가 부족할 수 있습니다.

SMU 기기는 1mV 미만의 측정 분해능을 제공하는 정밀 소싱 요소입니다. IV 평면에 4사분면 출력이 있으므로 양의 전압과 전류(1사분면), 음의 전압과 양의 전류(2사분면), 음의 전압과 음의 전류(3사분면) 또는 양의 전압과 음의 전류를 제공할 수 있습니다. (4사분면).

새 단위

최신 회로는 다양한 작동 상태에서 다양한 수준의 전압 및/또는 전류를 필요로 합니다. 예를 들어 임베디드 시스템의 시작 시퀀스를 시뮬레이션하려면 특정 전압 및 전류 프로필이 필요합니다. 프로필 분석은 전류 소비를 최적화하는 데 중요합니다.

R&S NGU SMU에는 100pA 분해능의 10µA부터 10µA 분해능의 10A까지 6가지 전류 범위가 있습니다. 모든 범위에 대해 0.025%까지의 정확도가 달성됩니다. 전압은 20V 범위에서 10μV, 6V 범위에서 1μV의 분해능으로 측정됩니다. R&S NGU는 1µF ~ 470µF 단계로 조정할 수 있는 가변 커패시턴스 모드가 있어 커패시턴스를 보상하여 테스트 중인 디바이스에서 직접 측정한 것처럼 전류가 표시되도록 합니다. 최대 20V, 8A 및 60W 장치가 지원됩니다.

4사분면 R&S NGU401의 가장 큰 시장은 반도체 테스트입니다. -20V ~ 20V 범위에서 측정을 제공합니다. LED와 같은 민감한 장치의 손상을 방지하기 위해 빠른 전류 조정 모드가 포함되어 있습니다. 전용 출력은 기기를 글리치를 시뮬레이션하기 위한 AC 소스로 렌더링합니다.

2사분면 R&S NGU201은 다양한 IoT 기기의 배터리 성능 분석에 최적화되어 있습니다. 설계자는 이를 사용하여 실제 배터리 특성을 시뮬레이션할 수 있습니다. 최대 전류가 8A인 이 기기는 고속 충전 애플리케이션도 지원합니다.

Weigell은 휴대용 장치에서 더 나은 성능을 제공하기 위해 충전식 배터리를 시뮬레이션하고 테스트하는 것이 얼마나 중요한지 강조했습니다. 과충전 및 격렬한 방전은 배터리 수명을 단축시키고 과열과 같은 열 문제를 유발할 수 있습니다. Weigell은 "많은 배터리는 많은 셀을 병렬로 배치하여 제작됩니다. “이러한 경우 충전 상태를 제어하는 ​​것이 중요합니다. 다른 값은 배터리의 전체 용량을 제한할 수 있습니다. 따라서 배터리 상태를 모니터링하고 제어하는 ​​배터리 관리 시스템을 테스트하는 것이 중요합니다. 테스트는 작동 중에 발생할 수 있는 모든 조건을 시뮬레이션해야 합니다. 배터리 모델을 정의하기 위해 배터리 데이터를 미리 정의된 테이블에 입력할 수 있습니다. R&S NGU 전원 공급 장치는 배터리의 실제 출력 성능을 시뮬레이션합니다.”

초당 최대 500k샘플의 수집 속도로 전압 및 전류 결과는 2µs마다 제공됩니다. R&S NGU는 아래 그림과 같이 전류 피드백 증폭기 기술을 사용하여 높은 정확도를 제공합니다.

배터리 수명은 휴대용 장치에 긴 작동 수명을 제공할 수 있는 중요한 요소입니다. 높은 동적 범위(nA ~ A), 시간 분해능(상태 스위치) 및 다양한 배터리 시뮬레이션은 일반적인 계측기가 갖추어야 할 주요 기능입니다.

Weigell은 “일반적인 전원 공급 장치는 전압을 조절하므로 전압을 조절하면 전류가 올라가 LED가 파손될 수 있습니다. "따라서 본질적으로 필요한 것은 전류 우선 모드에서 전류를 조절하는 전원 공급 장치입니다. 그리고 이것은 SMU에서도 찾을 수 있는 것입니다.”

최근 에너지 효율이 높고 친환경적인 제품에 대한 수요가 증가하면서 전력반도체 산업이 활성화되고 있습니다. SMU는 많은 반도체의 특성화를 가능하게 하고 점점 더 중요해지고 있는 배터리 특성화를 위해 자동차 및 모바일 시장에서 자리를 찾을 것입니다.