Keithley 2650 高功率 SourceMeter® 源測量單元(SMU)是一款多功能、高精度的儀器,專為高功率器件和材料的測試與分析設計。其核心能力在于同時提供高電壓/大電流的激勵(Source)和精確測量(Measure),支持四象限操作(既能輸出功率,也能吸收功率),適用于需要動態(tài)負載、大功率脈沖或復雜電學特性分析的場景。以下是其主要應用領域及具體測量類型:
1. 功率半導體器件測試
IGBT/MOSFET/SiC/GaN器件特性分析:
靜態(tài)參數:擊穿電壓(BV)、閾值電壓(Vth)、導通電阻(Rds(on))、漏電流(Ioff)。
動態(tài)參數:開關損耗、柵極電荷(Qg)、反向恢復時間(Trr)。
高功率二極管測試:正向IV特性、反向擊穿特性、熱阻分析。
模塊化功率器件:多芯片并聯參數一致性測試,如電動汽車逆變器模塊。
2. 新能源器件與系統評估
光伏(太陽能)電池測試:
最大功率點(MPP)追蹤、IV曲線掃描、效率(PCE)計算。
高輻照度或極端溫度下的性能退化測試。
動力電池與超級電容器:
充放電循環(huán)測試、內阻(ESR)測量、容量衰減分析。
脈沖負載模擬(如電動汽車加速/制動工況)。
3. 高功率材料特性研究
寬禁帶半導體材料(如SiC、GaN):
高電場下的載流子遷移率、擊穿場強測試。
熱電材料:塞貝克系數、電導率同步測量,優(yōu)化熱電轉換效率(ZT值)。
超導材料:臨界電流(Ic)、臨界磁場(Hc)的直流/脈沖測試。
4. 電力電子與工業(yè)設備驗證
電源模塊老化測試:長時間高電流應力下的可靠性評估。
保險絲與斷路器:熔斷特性測試(如熔斷時間與電流關系)。
繼電器/接觸器:接觸電阻、開關壽命測試(數萬次通斷循環(huán))。
5. 汽車電子與航空航天
車載高壓部件(如OBC、DC-DC轉換器):
耐壓測試(ISO 21498標準)、絕緣電阻測量。
故障注入測試(如短路/過壓保護響應)。
航天器功率器件:極端溫度下的電性能驗證(-55℃~150℃)。
6. 科研與復雜場景測試
脈沖功率測試:納秒級高壓脈沖生成與瞬態(tài)響應捕捉(如激光二極管驅動)。
溫度依賴性分析:結合溫控臺,研究器件電學參數隨溫度的變化(如Tj=25℃~200℃)。
多通道并行測試:通過多臺SMU 2650同步控制,實現復雜電路(如多節(jié)電池組)的協同測試。
SMU 2650的核心技術優(yōu)勢
高功率輸出能力:
電壓范圍:0~3000V(2651型號)或 0~200V(2650A型號)。
電流范圍:0~140A(脈沖) 或 0~20A(直流)(具體型號不同)。
四象限操作:
可同時作為電源(Source)或負載(Sink),模擬器件在充電/放電、驅動/制動等雙向工況。
高精度與低噪聲:
電壓分辨率達1μV,電流分辨率達10pA,支持弱電流信號的高精度采集。
脈沖模式:
支持μs級窄脈沖測試,避免高功率器件因持續(xù)加熱導致的測量誤差。
集成與自動化:
支持LabVIEW、Python等控制,無縫接入自動化測試系統(ATE)。
典型測試場景示例
SiC MOSFET的IV曲線掃描:
設置SMU輸出0~2000V階梯電壓,同時測量漏極電流。
分析擊穿電壓與漏電流關系,驗證器件耐壓可靠性。
動力電池脈沖測試:
施加50A脈沖電流(持續(xù)10ms),監(jiān)測端電壓瞬態(tài)跌落。
計算電池動態(tài)內阻,評估高倍率放電性能。
Keithley 2650 SMU憑借其高功率、高精度、多功能集成的特點,成為功率半導體、新能源、汽車電子及材料科學等領域的關鍵測試工具。其能力覆蓋從研發(fā)階段的特性分析到產線的自動化測試,尤其擅長解決高電壓、大電流場景下的復雜測量需求,幫助用戶精確評估器件性能并加速產品開發(fā)周期。
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