Chroma 52403P è una SMU (unità sorgente/misura) a impulsi brevi PXI Express progettata per l'approvvigionamento e la misurazione rapidi, precisi e affidabili di dispositivi termosensibili come diodi laser ad alta potenza (LD). Integrando un generatore ad impulsi ad alta velocità, una SMU ad alta precisione e un modulo DAQ in una singola SMU PXIe, Chroma 52403P è in grado di misurare sia il LIV che la corrente di dispersione di basso livello di LD ad alta potenza. La SMU a impulsi brevi 52403P di Chroma consiste in una soluzione all-in-one per test di LD completi.

Dotata di un eccellente generatore di impulsi con velocità di risposta elevate e corrente di uscita elevata, Chroma 52403P è in grado di emettere impulsi da 10 A/10 uS o impulsi da 1 A/5 uS. Dal momento che l'induttanza influisce sostanzialmente sui tempi di salita/discesa della corrente di impulso, la SMU a impulsi brevi 52403P consente un'induttanza fino a 3 uH tra la sonda e il DUT fornendo comunque curve di impulso di 10 A/10 uS o 1 A/5 uS.

Il modulo SMU di Chroma 52403P è dotato di 16 larghezze di banda di controllo selezionabili per garantire un output veloce e stabile in grado di soddisfare diversi requisiti di impedenza del DUT ed evitare oscillazioni. Diversi intervalli di misurazione della corrente con DAC a 18 bit e ADC a 18 bit consentono alta risoluzione e precisione con una frequenza di campionamento fino a 100 kS/s.

Con il suo DAQ (acquisizione dati) integrato da 2 MS/s, Chroma 52403P è in grado di misurare il segnale di tensione di fotodiodi ad alta velocità attraverso un TIA (amplificatore di transimpedenza) utilizzando la propria SMU, semplificando l'integrazione del sistema per test e riducendo i tempi di sviluppo.

Sono presenti un versatile softpanel e API C / C# / LabVIEW / LabWindows per lo sviluppo e l'implementazione rapidi dei test. Il connettore posteriore è compatibile con gli slot chassis PXIe e ibridi. Tutte queste funzionalità consentono una facile integrazione con i sistemi ibridi PXIe o PXI progettati per una vasta gamma di applicazioni.

Chroma 52403P dispone di un motore di sequenze hardware brevettato che ricorre a una definizione deterministica dei tempi per controllare l’uscita della SMU. La memoria interna del sequenziatore può memorizzare fino a 8192 comandi del sequenziatore e un totale di 8M di campionamenti di misurazioni.

L'eccellente design a velocità di risposta elevata consente alla SMU a impulsi brevi 52403P di Chroma di emettere impulsi da 10 A/10 uS e da 1 A/5 uS che impediscono l'autoriscaldamento del diodo laser. Nella Figura 1 vediamo la forma d'onda dell'impulso di una corrente da 10 A/10 uS lungo un cavo di 3 m. La Figura 2 mostra solo piccole differenze nei tempi di salita tra le curve di impulso 10A/3,5A/1A 10uS quando si utilizza un cavo da 3 m. Infine, nella Figura 3 vediamo come lunghezze di cavo diverse producono curve di impulsi da 10 A/10 uS quasi identiche, dimostrando che Chroma 52403P è in grado di emettere curve di impulsi estremamente precise con un impatto minimo rispetto a corrente di uscita e lunghezza del cavo.

▲ Figura 1: Curva ad impulsi da 10A/10uA

▲ Figura 2: Curva ad impulsi con uscita 10A/3,5A/1A

▲ Figura 3: Curva ad impulsi con cavi 3M/2M/1M

Il test LIV (Light-Current-Voltage) è una misurazione importante utilizzata per raccogliere dati sulle caratteristiche operative, sull'efficienza della pendenza e sulla corrente di soglia di dispositivi come i diodi laser. Un'altra importante funzione del test LIV è identificare i "nodi" nella curva di output. A differenza di altre SMU, Chroma 52403P è in grado di inviare sweep a impulsi a livello uS al diodo laser (LD). Il diodo laser emette luce al fotorilevatore (PD), che quindi genera corrente che viene convertita in tensione dal TIA. il DAQ integrato di Chroma 52403P raccoglie quindi il segnale di tensione e genera una curva LIV calcolando i dati I/V di scansione e i dati L, come mostrato nella Figura 4.

▲ Figura 4: Schema completo del test LIV

La SMU a impulsi brevi 52403P è dotata di un modulo generatore di impulsi e di un modulo SMU. Il modulo generatore di impulsi fornisce un'uscita del quadrante 1 di 1,8 W (Figura 5) e il modulo SMU fornisce un'uscita a 4 quadranti con un'uscita di 25 W come sorgente e 10 W come carico (Figura 6).

▲ Figura 5: Diagramma dei quadranti del modulo impulsi

▲ Figura 6: Diagramma dei quadranti del modulo SMU

Chroma dispone di un pannello Soft Front intuitivo per una vasta gamma di applicazioni. Il pannello Soft Front del modulo generatore a impulsi (Figura 7) consente di modificare facilmente le forme d'onda degli impulsi semplicemente regolando alcuni parametri degli impulsi. Il pannello Soft Front del modulo SMU (Figura 8) consente di inserire i principali parametri di configurazione, come intervallo, valori di bloccaggio, tempo di apertura e larghezza di banda del loop per test e misurazioni ad alta precisione. Il pannello Soft Front del sequenziatore hardware (Figura 9) consente il controllo e la misurazione senza latenza senza richiedere alcuna interazione con il computer durante l'esecuzione. Una volta che lo strumento riceve il trigger di avvio, eseguirà i comandi passo nella tabella del sequenziatore riga per riga o come definito dal trigger.

▲ Figura 7: Pannello frontale del software del modulo impulsi

▲ Figura 8: Pannello frontale del software del modulo SMU

▲ Figura 9: Pannello frontale del software sequenziatore hardware

Il guarding è una tecnica importante per le misurazioni di correnti molto basse che riduce gli errori causati dalla corrente di dispersione e riduce il tempo di assestamento (Figura 10). Ciò è possibile mantenendo il potenziale del connettore di protezione allo stesso potenziale del conduttore di forza, in modo da impedire il flusso di corrente tra il conduttore di forza e quello di protezione. Il guarding elimina inoltre la capacità del cavo tra la SMU e il DUT (Figura 11) e riduce significativamente la costante di tempo RC. Il modulo SMU è dotato di due fili di protezione che consentono misurazioni più rapide e precise.

▲ Figura 10: Corrente di dispersione che scorre attraverso la resistenza di isolamento del cavo

▲ Figura 11: Collegamento della protezione: la capacità del cavo viene eliminata con un cavo triassiale

Il modulo SMU è progettato per fornire tensione e corrente di uscita ad alta velocità per una reattività ottimale e ridurre i tempi di test. L'impedenza del DUT, della fixture o del cablaggio può causare l’instabilità del circuito in modalità sorgente di tensione o corrente, a sua volta provocando saturazione, oscillazione o persino danni al DUT. Per evitare ciò, il modulo SMU dispone di 16 larghezze di banda di controllo selezionabili dall'utente, eliminando la necessità di condensatori o induttori esterni posizionati vicino al DUT. Ciò si traduce in un tempo di salita dell'output più rapido, in una riduzione dell'ondulazione e del rumore della tensione e in una ridotta risposta dei transienti (Figura 12). La larghezza di banda di controllo può essere modificata tramite software per massimizzare la flessibilità del test e ridurre al minimo i tempi di inattività quando si cambiano i DUT.

Figura 12: Forma d'onda di output della SMU sotto controllo della larghezza di banda