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En el campo de la investigación, desarrollo y la producción de dispositivos electrónicos se requieren de instrumentos que puedan ser capaces tanto de abastecer, como de medir o monitorear el voltaje y la corriente consumidos por dichos dispositivos, esto a fin de describir su comportamiento o verificar que funcione adecuadamente.
Aunque en algunos casos se puede realizar este proceso con ayuda de una fuente de alimentación programable que lee voltajes y corrientes asociados, existen otras aplicaciones más exigentes.
Las aplicaciones más específicas necesitan de herramientas que permitan leer corriente y voltaje con mayor precisión, al mismo tiempo que la suministran, como por ejemplo en el desarrollo de dispositivos electrónicos inteligentes en los que cada microamperio de corriente consumida reduce la duración de la batería.
Ciertas aplicaciones son especialmente exigentes y requieren aún mayor precisión y características específicas. La validación y caracterización de semiconductores es un ejemplo de una aplicación que requiere sensibilidad de corriente en el rango de nano amperios y por debajo. Además, la demanda por más precisión, más alta velocidad, detección remota de voltaje y salidas de cuatro cuadrantes puede hacer que una fuente de alimentación programable tradicional sea insuficiente. Para estas situaciones, en las que se requiere precisión de abastecimiento y medidas de bajo nivel, una Unidad de Medida de Fuente (SMU) es la mejor opción.
Una Unidad de Medida de Fuente es un instrumento que ofrece la resolución de abastecimiento y medidas de voltaje, igual o inferior a 1 mV, así como la resolución de abastecimiento y medidas de corriente por debajo de 1 μA. Además, los SMU ofrecen la capacidad de detección remota y una salida cuatro cuadrantes que incorpora voltajes bipolares (es decir que tanto proveen como absorben voltaje) y la habilidad de absorber potencia. Finalmente, los SMU están optimizados para pasar corriente y voltaje para determinar las características IV de un dispositivo.
Como resultado, los SMU han sido ampliamente adoptados, especialmente en la industria de semiconductores y son un componente común en varios sistemas y laboratorios de pruebas automatizadas.
Estos instrumentos también combinan las características útiles de:
- Multímetro digital
- Fuente de Alimentación
- Fuente de corriente
- Carga Electrónica
- Generador de Pulsos
Operación de Cuatro Cuadrantes (Source y Sink)
Los SMU tienen salidas de cuatro cuadrantes, los cuales puede proporcionar voltaje y corriente positivos (cuadrante 1), voltaje negativo y corriente positiva (cuadrante 2), voltaje y corriente negativos (cuadrante 3) o voltaje positivo y corriente negativa (cuadrante 4). El diagrama siguiente muestra el voltaje y la corriente máximos que se puede aplicar en cada uno de los cuatro cuadrantes.
Bipolar
Para que una fuente de alimentación o SMU sea clasificado como cuatro cuadrantes, debe poder suministrar voltaje positivo y negativo desde las mismas terminales. Esto es importante para caracterizar la falla de dispositivos activos que tienen características progresivas y regresivas importantes para sus operaciones. Se puede caracterizar estas características progresivas y regresivas usando un canal de salida que puede alojar voltaje desde valores negativos y positivos.
Sinking
De igual manera, para una fuente de alimentación o SMU sea clasificado como cuatro cuadrantes, también debe poder suministrar y absorber potencia. Suministrar potencia se refiere a proporcionar el estímulo eléctrico para que un circuito funcione y absorber potencia se refiere a disipar la potencia que ha sido aplicada por un componente activo externo como una batería, un capacitor cargado u otra fuente de alimentación. La operación de cuatro cuadrantes es una habilidad esencial para aplicaciones que requieren sourcing y sinking, como pruebas de ciclo de carga en baterías recargables, probar las corrientes de corto circuito de salida en los pines de un dispositivo de semiconductor digital o absorber potencia desde un IC de administración de potencia.
Conclusión
Los SMU ofrecen mayor rendimiento que las fuentes de alimentación básicas al ofrecer precisión más alta, operación de cuatro cuadrantes y características especializadas para caracterización IV. Esta funcionalidad los hace instrumentos esenciales para caracterización de laboratorio y aplicaciones de pruebas automatizadas, especialmente en la industria de semiconductores.
Los SMU son diseñados para resolver una amplia variedad de aplicaciones al combinar habilidades de medida de fuente de alta potencia, alta precisión y alta velocidad en un solo instrumento. Esto no solamente simplifica la conectividad, sino que también reduce el número de instrumentos, el tamaño del sistema de pruebas y el costo total.