【技术大咖测试笔记系列】之六：曲线追踪仪与I-V曲线追踪仪软件

作者：泰克科技技术大咖 Joseph Gorley

两台仪器放在一起，就是时代的见证。追溯历史，泰克在1955年推出业内第一台曲线追踪仪，显示真空管的特征曲线。此后，泰克发布了更加复杂、更加完善的曲线追踪仪，用来测试晶体管、二极管和其他固态器件。

曲线追踪仪是一种基础电子测试设备，通过分析半导体器件（如二极管、晶体管、晶闸管等）的特点，用来执行I-V曲线追踪。它们通常用于器件可靠性应用中，如故障分析和参数表征。

泰克Type 576曲线追踪仪于1969年问世，获得业界广泛认可。vintageTEK泰克古董博物馆使用它在修复室里作维修。

对经典曲线追踪仪的需求

不管是过去还是现在，这些早期型号在故障分析和教育应用中仍有很大需求。这些早期型号之所以流行，在一定程度上是因为现代曲线追踪仪不能复现简单的交互模型，包括“旋转一个旋钮”就能在屏幕上显示曲线这样简单的用户体验。由于这些老式泰克曲线追踪仪已经不再生产，所以持续保留下来的需求导致了强劲的二手传统曲线追踪仪市场，翻新的370Bs在网上拍出20，000美元以上的高价。

对于喜欢继续使用传统曲线追踪仪的实验室，对精致古董仪器的依赖必然也给其带来了一些障碍。考虑到可用旧仪器的成本，实验室通常会在让所有故障分析工程师共享一台设备。老仪器想运行，需要采购和存储旧的替换组件，而这将在有限的实验室空间中占用相当大的空间。另外它们捕获和分享数据也不容易。

现代I-V曲线追踪仪配置

正是意识到市场对更接近经典泰克曲线追踪仪的仪器需求，泰克和吉时利推出了两种解决方案。第一种即Keithley PCT （参数曲线追踪仪配置），也就是I-V曲线追踪仪配置，包括表征工程师开发完整测试系统所需的一切功能。由于这些配置都是模块化的，因此它们可以随着时间升级，各个“积木式”仪器如源测量单元，可以在需要时单独用于其他应用。尽管这些配置是最接近经典曲线追踪仪的硬件等效产品，但它们的投资也相当大。根据实验室的需求，现在出现了一种更简单的解决方案。

I-V曲线追踪仪软件

吉时利最近推出I-V曲线追踪仪软件，允许故障分析工程师使用Keithley SourceMeter®源测量单元（SMU）运行原来经典曲线追踪仪为两端子器件完成的测试。由于SMU能够在测量电压和电流的同时提供电压或电流，因此它的硬件质量与曲线追踪仪相同。

这种新推出的I-V曲线追踪仪软件采用2400系列图形SMUs直观的触摸屏界面，为低功率两端子器件重建曲线追踪仪熟悉的用户体验。I-V曲线追踪仪软件利用其支持的SMU的全部功能，包括2461的双高速数字化器，执行曲线示图功能，支持AC极性和脉冲式DC以及标准DC极性。例如，这与576对映，其拥有+DC、-DC和AC极性，输出可以是+电压、-电压或同时+和-电压。

吉时利I-V追踪仪软件采用2400系列图形SMU的触摸屏界面，为低功率两端子器件重建曲线追踪仪熟悉的用户体验。

经济的I-V曲线示图方式

实验室现在不用再汇聚资源共享过时的设备，而是可以为各个工程师配备自己的I-V曲线追踪仪。吉时利SMUs便于携带，可以简便地放到测试台上，其与370B的尺寸对比在开篇图片中即可一目了然，装有Keithley I-V Tracer软件的SMU的尺寸只是经典曲线追踪仪的几分之一。此外，用户仍可以拥有吉时利SMU的所有源、接收和测量功能，只需点击（或轻触）几下，就能实现曲线追踪仪功能。用户还可以简便地导出曲线或截屏，无需再到网上淘换备件。

吉时利I-V追踪仪软件与SMU相结合，提供了一种经济的方式，既可以实现经典曲线追踪仪的易用性，又没有维护古董仪器带来的负担。

I-V曲线追踪仪软件的应用

在对半导体器件进行故障分析方面，I-V曲线追踪仪非常流行，这在一定程度上因为它们提供了精密控制和直接结果。如果为器件提供的功率过多，可能会破坏直指故障根源的灵敏证据。I-V曲线追踪仪直接控制输出电平，仿真这一功能，允许故障分析（FA）工程师慢慢爬升到异常的I-V曲线，然后无缝深入其行为，源输出上支持最低500 nV （或500 fA）分辨率。

除故障分析外，曲线追踪仪一直被视为工程教学的必备设备，因为它们非常简单，学生可以把所学的知识直接应用到电气设备中。I-V曲线追踪仪软件及SMU提供了同样的优势，学生可以获得实时直接控制功能，可以实验和巩固各种电子器件知识。