Testplattform für Halbleiter

Dieses Messsystem für elektrische Eigenschaften ist eine integrierte, modulare Prüfplattform zur elektrischen Charakterisierung funktionaler Materialien (ferroelektrisch, piezoelektrisch, pyroelektrisch, dielektrisch, Isolations- und Leitfähigkeitseigenschaften) unter kontrollierten Hoch- und Niedertemperaturbedingungen. Das System unterstützt Schnittstellenkompatibilität zu gängigen elektrischen Prüfgeräten für einfache HW/SW-Erweiterung und Integration.

Systemkonfiguration (Komponenten und Aufgaben)

• Ferroelektrischer Analysator: Parameteranalysator, Hochspannungsverstärker, Prüfaufnahmen, Systemcontroller und Wegsensor; in Kombination mit Temperaturstufen ermöglicht er ferroelektrische, piezoelektrische, pyroelektrische Tests, thermisch stimulierte Depolarisationsstrommessungen (TSDC) und weitere Funktionen.
• Hochspannungsverstärker: liefert die benötigte Hochspannungsansteuerung für Polarisations- und Feldstärketests.
• Verschiedene Prüfaufnahmen: mechanische und elektrische Aufnahmen für unterschiedliche Probentypen und Messungen.
• Hoch- und Niedertemperatur-Umgebungskammer: realisiert als Heiß/Kalt-Stages, Temperierkammern oder nah-infrarote Hochtemperaturöfen für temperaturabhängige Messungen.
• Dielektrisches Temperaturspektrum (mit Impedanzanalysator): Breitbandige Messung von Impedanz/Admittanz/Reaktanz/Leitwert/Induktivität, Dielektrizitätsverlust und Gütefaktor über Frequenz und Temperatur; unterstützt Curie-Temperatur-Tests.
• Isolationswiderstandstest (Hochwiderstandsmessgerät): präzise Spannungsquelle und Strommessung für Isolationswiderstand, spezifischen Widerstand und Widerstandsspektren von Keramiken, Silikon, Leiterplatten, Glimmer, PTFE u.ä. bei hohen Temperaturen.
• Niederohmmessgerät: Messung geringer Widerstände und Widerstandsspektren über Temperatur in Verbindung mit Umweltkammern oder Öfen.
• Vier-Punkt-Messung (Source-Meter): hochtemperaturfähige Vier-Punkt-Messung für Leiter und Halbleiter; unterstützt temperaturkontrollierte Leitfähigkeitsmessungen.
• Seebeck-Koeffizient / Widerstandsmesssystem: Infrarot-Hochtemperaturofen + Source-Meter + Controller für thermoelektrische Messungen (Seebeck-Koeffizient und Widerstand) über Temperaturbereiche; Optionen für Dünnschichten.
• Systemcontroller: Temperaturregelung der Stages/Öfen, Erfassung von Spannungs-/Strom-/Schalt-/Wegsignalen, Automatisierung und Datenaufzeichnung.
• Hochspannungs-Polarisationstromquelle: für Polarisations-, Durchschlags- und Blitztests an piezoelektrischen Keramiken und Schichten.
• Mechanisches in-situ Belastungsgerät: ermöglicht in-situ mechanische Belastung und parametrische Tests an piezoelektrischen Keramiken.

Erweiterbares Prüfgerät

• Die Systemarchitektur und Schnittstellen sind auf Erweiterbarkeit und Kompatibilität mit zusätzlichen Instrumenten und Modulen ausgelegt, um kundenspezifische Prüfanforderungen zu erfüllen.

Testmodule und Funktionen

• 01. Ferroelektrische Parametertests: dynamische/statische Hysteresen, PUND, Ermüdung, Retention, Imprint, Leckstrom und thermische Messungen.
• 02. Isolationswiderstandstest: präzise HV-Ausgangsspannung und Strommessung für Isolations- und Resistivitätsprüfungen bei hohen Temperaturen.
• 03. Piezoelektrische Parameter: statisches d33 und weitere Parameter; dynamische Messung des piezoelektrischen Koeffizienten mit Wegsensor und HV-Anregung.
• 04. Hochtemperatur-Vier-Punkt: Dualmodus gerade oder quadratische Vier-Punkt-Prüfung zur Charakterisierung von Leitern und Halbleitern bei verschiedenen Temperaturen, normkonform.
• 05. Pyroelektrische Tests: temperaturabhängige pyroelektrische Messungen für Dünnfilme und Bulk-Materialien (pyroelektrischer Strom, Koeffizient, Restpolarisation vs. Temperatur/Zeit). Temperaturbereiche: Dünnfilme -196℃ bis +600℃; Bulk-Optionen: Raumtemperatur bis 200℃, bis 600℃, bis 800℃.
• 06. Dielektrisches Temperaturspektrum: Analyse von Z, X, Y, G, B, L, Verlust D und Güte Q vs. Breitbandfrequenz und Temperatur; unterstützt Curie-Analysen.
• 07. Seebeck / Widerstand: Bewertung thermoelektrischer Eigenschaften von Halbleitern, Keramiken und Metallen; Dünnschichtoptionen; Niedertemperaturoption -100℃ bis 200℃; Hochwiderstandsoption bis 10 MΩ.
• 08. Elektrocaloric-Test: Messung elektrocalorischer Leistung über großen Temperaturbereich. Bereich -50℃ bis 200℃; Wärmeflusszeit 1 s bis 1000 s; Maximalspannung bis 10 kV; Wellenformen: benutzerdefiniert, Impuls, Dreieck, Sinus, beliebig, vordefiniert.
• 09. Thermisch stimulierte Depolarisationsstrommessung (TSDC): Untersuchung molekularer Relaxationen, Phasenübergänge, Glasübergangstemperatur, Relaxationszeiten und Aktivierungsenergien dielektrischer Eigenschaften.

Technische Merkmale / Spezifikationen

• Modularität: instrumentenmodulare Komponenten (ferroelektrischer Analysator, Impedanzanalysator, Temperaturkammern, Source-Meter, HV-Verstärker, Hochwiderstandsmessgeräte, Vier-Punkt-Systeme).
• Temperaturfähigkeiten: Konfigurationen von kryogenen/niedrigen Temperaturen (z. B. -196℃ für Dünnfilme) bis zu hohen Temperaturen (Infrarotöfen, Bulk-Pyrotests bis 800℃).
• Maximale Testspannung: bis zu 10 kV (elektrocaloric / HV-Polarisation).
• Wärmeflusszeit (elektrocaloric): 1 s bis 1000 s.
• Dielektrische Analyse: Unterstützung von Impedanz/Admittanz/Reaktanz/Leitwert/Suszeptanz/Induktivität, Verlust (D) und Gütefaktor (Q) über breite Frequenz- und Temperaturbereiche.
• Hochwiderstandsmessung: konfigurierbare Option bis 10 MΩ.
• Vier-Punkt-Leitfähigkeitsmessung: Dualmodus gerade oder quadratisch, normkonform.
• Wellenformgenerierung: Unterstützung für benutzerdefinierte, Impuls-, Dreieck-, Sinus-, beliebige und vordefinierte Wellenformen.
• Daten & Integration: adaptive Kommunikationsschnittstellen und Datenbankverarbeitung für Softwarekompatibilität und zukünftige Erweiterbarkeit.