Chroma 52403P短脈沖電源測量單元 (Source Measure Unit) 是一款PXI-Express短脈沖電源測量單元，專為高功率雷射二極管 (LD) 等熱敏元件測試用的高速、高精度、高可靠性電源測量單元。它將高速脈沖產(chǎn)生器 (Pulser) 模塊、高精度SMU模塊和DAQ模塊整合到一個PXIe SMU 中。 52403P短脈沖SMU可以運用Pulser模塊和DAQ模組來測量高功率雷射二極體的LIV測試。另外，Chroma 52403P短脈沖SMU的模塊非常適合測量LD的低電流量測，例如：漏電流。 Chroma 52403P短脈沖電源測量單元讓用戶只需單一SMU模塊即可完成LD相關光電特性曲線測試。
52403P短脈沖SMU具有出色的輸高輸出轉換率和高輸出電流Pulser模塊，可以輸出優(yōu)異的10A大電流10uS脈沖或是1A電流5uS脈沖。此外，影響電流脈沖上升時間和下降時間的一個主要關鍵因素是電感。 52403P短脈沖SMU允許來自測試線材和被測物的電感高達3uH，并且仍然能夠提供出色的的10A大電流10uS脈沖或是1A電流5uS脈沖。
52403P短脈沖電源測量單元的SMU模塊配備16個可由軟體選控的控制頻寬，滿足不同被測物阻抗，得到最快且穩(wěn)定的輸出，同時避免振蕩產(chǎn)生；另外，18位DAC和18位ADC的多組電流測量范圍提供最適當分辨率和精度，采樣率也高達100K S/秒。
52403P短脈沖SMU內建2M Sample/sec. DAQ (資料擷取)模塊， 能夠搜集和計算來自高速Photodiode和搭配的TIA (Transimpedance Amplifier) 產(chǎn)生的電壓信號，實現(xiàn)LIV量測。因為單一SMU即可執(zhí)行LIV量測，大大降低了測試系統(tǒng)的整合難度，也節(jié)省了大量的開發(fā)時間。
多功能的前置面板和C / C # / Lab VIEW/LabWindows APIs為客戶提供相當便捷的研發(fā)測試，背面插口兼容于PXIe和PXI-hybrid插槽，這些功能使Chroma 52403P在PXIe和PXI-hybrid系統(tǒng)設計中得到更廣泛的應用。
Chroma 52403P短脈沖SMU內建硬體時序引擎，使用時序 (Deterministic Timing) 控制每個電源量測單元，即使未與電腦連接使用，量測程序仍可正常執(zhí)行；時序引擎能儲存高達8,192筆控制指令和8百萬筆量測數(shù)值資料，可同步化進行數(shù)個模塊卡片的量測程序，并確保無任何輸出及量測之時間延遲。
優(yōu)異的短脈沖輸出曲線
Chroma 52403P短脈沖SMU具有優(yōu)秀的高速轉換率能力，能快速的上升和下降，即使在10A大電流輸出時，也能提供10uS 短脈沖；或是1A輸出時，提供5uS短脈沖，以減少LD自體發(fā)熱影響測試正確性。圖1顯示了將3M輸出線材短路時的10A/10uS脈沖曲線；圖2顯示在以 3M輸出線材短路電纜時，10A/3.5A/1A 10uS脈沖曲線之間的上升/ 下降時間差異很??；圖3顯示10uS 10A脈沖曲線與3M/2M/1M 短路電纜幾乎完全相同。 52403P短脈沖SMU可以輸出優(yōu)異的脈沖曲線，幾乎不受輸出電流和電纜長度的影響。
▲ 圖1：10A 10uS 脈沖曲線
▲ 圖2：10A/3.5A/1A 10uS 脈沖曲線
▲ 圖3：3M/2M/1M 輸出線材10A 10uS 脈沖曲線
單機LIV量測能力
LIV測試是雷射二極體(LD)的一項重要測試項目，搜集LD的工作點、斜率效率和閾值電流等數(shù)據(jù)。 LIV測試的另一個重要功能是能夠識別雷射二極體Kinks缺陷。與其他SMU不同，Chroma 52403P短脈沖SMU除了能夠輸出uS等級的Pulse Sweep 給LD，LD發(fā)光給PD，PD產(chǎn)生光電流，TIA將光電流轉換為電壓，重點在Chroma 52403P內建的DAQ模組能即時采集電壓信號，然后通過計算Pulse Sweep I/V數(shù)據(jù)和L數(shù)據(jù)而形成重要的LIV曲線，如圖4示意。
▲ 圖4：LIV 一體量測示意圖
輸出象限
Chroma 52403P短脈沖電源量測單元包含2個主要模組：高速脈沖產(chǎn)生器(Pulser)模組和SMU模組，高速脈沖產(chǎn)生器(Pulser)在第1象限輸出操作；SMU模組為4象限輸出操作，可供應電壓/電流源(I/III 象限)或模擬負載(II/IV 象限)，如圖6示意。
▲ 圖5：高速脈沖產(chǎn)生器(Pulser)模組輸出象限
▲ 圖6：SMU模組輸出象限
軟體控制面板
為了提供便利的使用環(huán)境，Chroma提供了多種軟體控制面板，以應對高速脈沖產(chǎn)生器輸出編輯，只需在高速脈沖產(chǎn)生器模組軟體控制面板輸入幾個脈沖參數(shù)，即可完成輸出編輯，如圖7示意。應對高精密量測，Chroma則提供一個SMU模組軟體控制面板，在輸入主要設定參數(shù)后，如：range、clamp、aperture time、loop bandwidth和輸出值，即可以進行高精度測試和量測，如圖8示意。應對需要精確時序控制量測，Chroma提供硬體序列引擎，因為在執(zhí)行期間不受PC OS延遲影響，能依設定時間執(zhí)行命令，一旦SMU接收觸發(fā)訊號，硬體將逐行執(zhí)行時序表中的指令，如9示意。
▲ 圖7：高速脈沖產(chǎn)生器模組軟體控制面板
▲ 圖8：SMU模組軟體控制面板
▲ 圖9：硬體序列引擎編輯面板
低電流量測技術
護衛(wèi)輸出(Guarding)的應用在低電流(< 奈安)量測時是一項很重要的技術。護衛(wèi)輸出可以避免漏電流的問題，并降低量測穩(wěn)定時間，此輸出可保持與主輸出(Force)為同電位，如此在護衛(wèi)輸出與主輸出間不會有電流產(chǎn)生。護衛(wèi)輸出同時也消除了電源量測單元與待測體之間導線的電容，使得量測變得快速且精準。
▲ 圖10：在沒有護衛(wèi)輸出(Guarding)時，低電流時會產(chǎn)生漏電流，經(jīng)由電纜線的介電層，遮蔽層而流回電源負極。
▲ 圖11：Guard Connection - 三軸轉接線(Triaxial Cable)除了護衛(wèi)輸出外，亦可用來消除輸出線材的電容(Cable Capacitance)。
控制頻寬選擇
為縮短測試時間，52403P短脈沖電源量測單元的SMU模組皆設計為快速反應、高速電壓與電流輸出的16組控制頻寬，可經(jīng)由軟體設定選擇最適當控制頻寬，主要因為待測物(DUT)的阻抗、治具或電源線都有可能成為整個控制回路在電壓或電流輸出模式下不穩(wěn)定的潛在因素，一個不穩(wěn)定的控制回路可能造成過飽和震蕩，甚至損壞待測物。因此需要在測試回路中修正阻抗，讓系統(tǒng)重新獲得穩(wěn)定。
52403P短脈沖電源量測單元提供軟體程控控制頻寬選擇，此功能可免去對待測物的控制電路修正阻抗之困擾，此設定可做為測試程式參數(shù)的一部分，頻寬選項的選擇也可隨待測物做相對改變。
圖12：電源量測單元在不同控制頻寬選項下的輸出波型
