作者：泰克科技技術大咖

夜深了，你正開車回家。你很累，想趕緊上床睡覺。突然，路中間出現了一個(ge) 龐然大物。汽車緊急製動，防止撞上動物，同時防止脫離道路。通過光線檢測和定距技術，也稱為(wei) LIDAR，您的汽車成功地防止了一起車禍。

LIDAR是一種3D傳(chuan) 感技術，采用各種波長的脈衝(chong) 式激光，測量可變距離，檢測車輛前方、後方或側(ce) 麵的物體(ti) 。LIDAR係統的核心是垂直腔表麵發射激光器(VCSEL)，這種半導體(ti) 器件從(cong) 頂部表麵垂直發射激光。VCSEL從(cong) 表麵垂直發出光，使其成為(wei) LIDAR係統的完美器件。

VCSEL的優(you) 勢之一，是能夠在半導體(ti) 晶圓上製造，可以簡便地測試電氣性能和光學性能。此外，由於(yu) LIDAR係統在陣列中要求數千個(ge) 單獨的VCSEL來執行關(guan) 鍵事務型應用，因此必須在生產(chan) 工作流程的各個(ge) 階段執行有效測試。通過各階段測試，可以在早期剔除不良VCSEL，讓結果更可預測，讓良品率更可控，並降低鑄造成本。

那麽(me) 問題來了：VCSEL測試麵臨(lin) 著一長串挑戰，而且挑戰隻會(hui) 隨著技術進步不斷提高。這篇博文意在更深入地考察這些挑戰，以及泰克科技旗下公司吉時利最新推出的2601B-Pulse脈衝(chong) 器/SMU儀(yi) 器可以怎樣幫助設計人員克服這些挑戰。

使用傳(chuan) 統SMU進行VCSEL測試的挑戰

設計人員通常使用傳(chuan) 統儀(yi) 器測試VCSEL，如源測量單元(SMUs)，但隨著技術不斷進步，測試挑戰數量正不斷增多。下麵是其中五個(ge) 最大的挑戰。

第一，LIDAR使用的VCSEL要求更高的功率，因此需要更高的測試電流。引入更高的測試電流因自熱提高了器件損壞的風險，在晶圓上測試時，這可能會(hui) 成為(wei) 問題，因為(wei) 它會(hui) 嚴(yan) 重降低良品率。

第二，要求在晶圓上進行脈衝(chong) 電流測試，以使器件熱量達到最小，一般要求幾十微秒的脈寬及一位數微秒或以下的上升時間。

第三，測試係統中使用的電纜長度及相關(guan) 電感影響著儀(yi) 器提供幹淨的、快速上升時間、無過衝(chong) 、無下衝(chong) 的脈衝(chong) 的能力。

第四，對LIDAR應用，VCSEL通常被驅動到高達10A，包括在陣列中。但巨大的挑戰是生成短脈衝(chong) ，短達10微秒，且上升時間非常短，通常不到2微秒。這一點非常關(guan) 鍵，因為(wei) 90%以上的VCSEL客戶要求脈衝(chong) 電流波形穩定，以保證光峰值功率、近場和遠場測量的準確度。

第五，遺憾的是，並不是所有脈衝(chong) 器/SMU儀(yi) 器都會(hui) 輸出高質量脈衝(chong) 。某些儀(yi) 器容易過衝(chong) ，上升時間長，下降時間長。許多儀(yi) 器要求手動調諧來改善脈衝(chong) 波形形狀，特別是在為(wei) VCSEL提供電流脈衝(chong) 時，其電感可能會(hui) 在不同器件之間及因測試電纜電感而變化。

在電流以非常小的脈寬發送脈衝(chong) 時，某些SMUs容易過衝(chong) ，下降時間長。

最首要的，即使在特定電流電平下調諧脈衝(chong) 輸出，仍不能保證手動調諧可以得到一致的脈衝(chong) 波形，特別是在測試脈衝(chong) 式IV幅度掃描的VCSEL時。某些脈衝(chong) 器/SMU解決(jue) 方案要求大量的調諧參數，如帶寬、補償(chang) 頻率、零極點、負載阻抗和上升時間。但在生產(chan) 測試中，在車間裏調諧脈衝(chong) 輸出要麽(me) 不方便，要麽(me) 效率差。因此，行業(ye) 一直要求泰克/吉時利這樣的公司開發速度更快、電流更高的源和測量設備，以便提供他們(men) 所需的性能。

客戶就這些問題與(yu) 我們(men) 分享了許多關(guan) 注事項，告訴我們(men) ：

我們(men) 需要更短的電流脈衝(chong) ，低達10μs，但電流高達10A；

我們(men) 必須使脈寬達到最小，以提供更高的電流測試VCSEL和陣列；

我們(men) 不能容忍器件變熱，甚至可能燒毀探頭尖端；

電流脈衝(chong) 的任何過衝(chong) 都可能會(hui) 導致器件損壞；

我沒時間不斷調諧來獲得最好的脈衝(chong) 輸出；

如果波形不是高保真波形，那麽(me) 可能會(hui) 導致表征錯誤，進而導致良品率差及現場故障；

吉時利脈衝(chong) 器/SMU解決(jue) 方案

為(wei) 應對客戶反饋的挑戰，吉時利最新開發了2601B-PULSE係統源表10μs脈衝(chong) 器/SMU儀(yi) 器。最新2601B-PULSE采用脈衝(chong) 表技術，是一種業(ye) 界領先的高電流/高速脈衝(chong) 器，提供了傳(chuan) 統SMU的測量及全部功能。這種最新脈衝(chong) 器在10V時提供了領先的10A電流脈衝(chong) 輸出，支持最低10μs脈寬，特別適合測試LIDAR中使用的VCSEL、照明和顯示器中的LED，以及半導體(ti) 器件表征、浪湧保護測試等。

吉時利最新推出的2601B-PULSE係統源表10μs脈衝(chong) 器/SMU儀(yi) 器

脈衝(chong) 器內(nei) 置1M樣點/秒(MS/s)18位模數轉化器，可以同時采集脈衝(chong) 電流和電壓波形，而無需使用單獨的儀(yi) 器。2601B-PULSE是一種強大的解決(jue) 方案，明顯提升了各種應用中的生產(chan) 效率，如台式表征及高度自動化脈衝(chong) 式I-V生產(chan) 測試。

這種新型儀(yi) 器最具創新性的功能是不要求手動調諧，不管電流幅度是多少，也不管電感負載高達3μH。在輸出電流脈衝(chong) 時，線纜和電感可能會(hui) 成為(wei) 難題。電感可能會(hui) 有限製效應，甚至會(hui) 帶來損壞。電感在不同器件之間通常是不同的，即使是在測試晶圓上的激光二極管時。電感對電流源的影響在於(yu) ，電感會(hui) 阻止電流變化。這會(hui) 導致電流源提高輸出電壓，在脈衝(chong) 穩定時導致過衝(chong) 和振鈴，而這在測試中是不可接受的。

被測器件和測試係統電纜中的電感可能會(hui) 影響輸出電流脈衝(chong) 的質量。

如前所述，某些解決(jue) 方案要求調諧以補償(chang) 這些行為(wei) ，可能會(hui) 耗費很長時間。2601B-PULSE的控製環路係統對10A以下任何電流3μH以下負載變化不需要手動調諧，因此在輸出10μs~500μs脈衝(chong) 時沒有過衝(chong) 和振鈴。這保證了快速上升時間，可以為(wei) 器件提供電流脈衝(chong) ，正確表征器件或電路。在通過多個(ge) 幅度掃描脈衝(chong) 時，如VCSEL脈衝(chong) 式LIV測試掃描中，這一點異常重要。下圖顯示了各種電流幅度時的高保真電流脈衝(chong) 輸出及2601B-PULSE的電感負載。

使用2601B-PULSE時0μH、1μH、3μH負載上的10A脈衝(chong) 輸出。

使用2601B-PULSE時0μH、1μH、3μH負載上的1A脈衝(chong) 輸出。

使用2601B-PULSE時0μH、1μH、3μH負載上的0.1A脈衝(chong) 輸出。

很明顯，2601B-PULSE提供了業(ye) 界領先的電流脈衝(chong) 輸出性能，消除了手動調諧，而在高速自動探測係統中測試晶圓上的VCSEL時，手動調諧效率很差。上圖清楚地顯示了您可以滿懷信心地測試，而不管電流電平及不同電感負載，可以實現可重複的性能和上升時間。這款新儀(yi) 器提供了許多好處：

使用一台儀(yi) 器進行DC/脈衝(chong) 電流和電壓測量；

滿懷信心地表征VCSEL，幫助您開發下一代材料、元器件和模塊；

不需要手動調諧脈衝(chong) 輸出，保證高脈衝(chong) 保真度，縮短測試時間，節省生產(chan) 成本；

最大限度地減少器件自熱，減少探頭尖端燒毀的風險，從(cong) 而保護VCSEL、VSCEL陣列和LED；

測量最低一位數μs的采樣率，同時計算10V時10μs、10A電流脈衝(chong) ；

您正麵臨(lin) 著哪些測試挑戰？

您是否裝備充足，可以表征LIDAR使用的VCSEL或者其他光電器件？您是否準備好克服這些不斷進化的器件提出的不斷增長的挑戰？歡迎與(yu) 我們(men) 溝通您的脈衝(chong) 測試應用，討論最新2601B-PULSE可以怎樣幫助您解決(jue) 挑戰。請與(yu) 我們(men) 的應用工程師聯係，或訪問2601B-PULSE產(chan) 品頁麵了解更多信息。