Configuración de Hardware
La realización de pruebas de corriente de cortocircuito de salida con este sistema PXI requiere dos conexiones principales. El SMU PXIe-414x debe conectarse a V DD y V SS , y el conmutador matricial PXI-2535 se puede utilizar para conectar el SMU a pines de salida digital, o las capacidades PPMU del PXIe-6556 se pueden utilizar directamente para los pines digitales.
Figura 1: Configuración de prueba para corriente de cortocircuito de salida
Para realizar una prueba de cortocircuito de salida (I OS ) en el estado lógico alto, el pin del dispositivo primero debe estar preacondicionado para ser lógico alto, luego la SMU o PMU debe configurarse para aplicar un voltaje de 0 V, simulando un cortocircuito desde el pin a tierra. Esto dará como resultado una gran cantidad de flujo de corriente desde el pin de salida, lo que tensionará los circuitos de salida.
Figura 2: Prueba de cortocircuito de salida para lógica alta
Se pueden implementar dos estrategias para garantizar la seguridad del dispositivo:
- Solo permita que el cortocircuito dure una cierta cantidad de tiempo (generalmente unos pocos milisegundos) para evitar daños por sobrecalentamiento.
- Limite la corriente de salida que extrae la SMU a un valor por debajo de la especificación de calor del DUT
Se pueden utilizar uno o ambos métodos durante la prueba. En este ejemplo, la corriente está limitada (por ejemplo, 20 mA) para garantizar que el dispositivo no se sobrecaliente independientemente del tiempo de duración del cortocircuito. Para obtener un resultado de aprobado / reprobado, la SMU o PMU mide la salida de corriente de cada pin. En condiciones de cortocircuito, cada uno de los pines debe alcanzar el límite de corriente de 20 mA si funcionan correctamente. Los pines defectuosos, por otro lado, no podrían proporcionar tanta corriente, por lo tanto, se puede usar un umbral de aprobación / falla de 18 mA para medir el estado de los circuitos de salida de cada pin.
La prueba de I OS en el estado de lógica baja es muy similar, excepto que el pin de salida se establece en 0 V (o V SS ) y el SMU o PMU se establece en 3.3 V simulando un cortocircuito entre el pin de salida y V DD . En este caso, la SMU o PMU es la fuente y el chip debe disipar la corriente. De nuevo, se puede emplear limitación de corriente o limitación de tiempo para proteger el dispositivo. En este ejemplo, se usa un umbral de 18 mA para medir la salud de estos pines asegurándose de que puedan disipar una cierta cantidad de corriente.
Figura 3 : Prueba de cortocircuito de salida para lógica baja
Pasos de prueba automatizados
- Encienda el dispositivo bajo prueba aplicando VDD
Para alimentar el dispositivo bajo prueba, el PXIe-4141 SMU debe configurarse para generar la tensión nominal del dispositivo (generalmente 3,3 V). Se recomienda encarecidamente establecer un límite de corriente para evitar daños en el dispositivo bajo prueba.
- Condicione las salidas del DUT a estados lógicos altos
El siguiente paso es asegurarse de que los pines bidireccionales estén configurados para ser salidas. Para una prueba de I OS alta, todas las salidas deben establecerse en el estado lógico alto, para una prueba de I OS baja, todas las salidas deben establecerse en el estado lógico bajo. La interfaz y el acondicionamiento de un dispositivo bajo prueba se puede realizar a través de una variedad de opciones de hardware diferentes, pero se eligió el PXIe-6556 por sus capacidades de PPMU, lo que permite utilizar un dispositivo para el control del dispositivo bajo prueba y para pruebas paramétricas de CC.
- Cambiar al canal a probar
Para configuraciones automatizadas, se debe utilizar un sistema de conmutación para obtener la mayor velocidad y repetibilidad. Al igual que las otras pruebas que se muestran en esta arquitectura de referencia, se puede emplear el mismo conmutador de matriz de alta densidad PXI-2535 para permitir que la SMU PXIe-4141 se comunique con todos los pines bajo prueba. En este punto, dado que todos los pines se han condicionado al estado lógico alto y la SMU y el HSDIO ya están configurados, la matriz simplemente necesita conectar el hardware PXI al pin bajo prueba y las mediciones están listas para realizarse.
- Medir la corriente
Una vez que se configura la SMU, se condiciona el dispositivo y se conecta la prueba de pin bajo, medir la corriente usando la SMU arrojará una medida de la salud de un pin. Para una prueba IOS alta, la corriente fluirá hacia la SMU y debe ser al menos una cantidad negativa esperada (en este ejemplo, el umbral es -18 mA, donde el límite de hardware se establece en 20 mA). Para una prueba de I OS baja, la corriente saldrá y la corriente debe ser al menos una cierta cantidad positiva (en este ejemplo, el umbral es 18 mA, donde el límite de hardware se establece en 20 mA).
Si el pin puede generar o absorber suficiente corriente, se considera que está pasando.
- Cambie al siguiente canal y repita.
Repita los pasos 3 y 4 para cada pin de salida en el dispositivo bajo prueba, combinando todos los resultados en una matriz para una fácil visualización y análisis.
Configuración del Software
El software para esta prueba de cortocircuito de salida se desarrolla usando NI LabVIEW y NI Switch Executive. LabVIEW se usa como el entorno de desarrollo de aplicaciones (ADE) principal, mientras que Switch Executive se usa para configurar rutas en la matriz de alta densidad. Para simplificar, solo la prueba de cortocircuito de salida alta (IOSH) se incorpora al código. Para incluir la prueba IOSL, agregue pasos al código según la descripción anterior.
Se utilizaron las siguientes versiones de software para implementar la prueba de semiconductores abiertos y cortos:
El código de LabVIEW descrito en este documento se puede descargar desde el enlace al final de este documento.
Nota: Los bloques funcionales en el lenguaje de programación gráfica de LabVIEW se conocen como 'Instrumentos virtuales' o 'VIs'. Por lo tanto, se utilizará el acrónimo 'VI' al describir los procedimientos en esta sección.
Los siguientes pasos utilizan el PXI-2535 para conectar los canales del PXIe-414x a los pines que se van a probar.
- Inicialice la SMU según el nombre del recurso y configure el nivel de voltaje y las funciones de rango automático de límite de corriente en el dispositivo en 'Encendido'. A continuación, configure el canal de servicios públicos en la SMU para alimentar su dispositivo cambiando el punto de ajuste de voltaje. Establezca el límite de corriente en la corriente máxima permitida para proteger su dispositivo y probar la configuración.
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Si es necesario, agregue aquí el código de E / S digital para acondicionar su DUT al estado lógico apropiado, de manera que todos los pines que se probarán estén configurados como salidas en el estado lógico alto.
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A continuación, configure el PXIe-4141 en 0 V. Este canal SMU se cambiará a cada pin en el estado de salida alta, acortando efectivamente cada pin de salida bajo prueba.
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Inicialice una sesión en el conmutador de matriz a través de NI Switch Executive. El nombre del dispositivo virtual de NI Switch Executive (NISE) se ingresa al Open Session VI para comenzar la comunicación con todos los switches en el sistema. Las rutas individuales a cada pin en el dispositivo bajo prueba se recuperan del grupo de rutas especificado y se utilizan más tarde para realizar las conexiones. El subVI "extract_routes" se puede encontrar en la parte inferior de esta página.
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Para cada pin del dispositivo bajo prueba (según lo especificado por cada ruta en el grupo de rutas), haga una conexión al pin y luego realice una medición de corriente en el PXIe-4141 para medir el flujo de corriente a través de los transistores CMOS en cada pin. Una vez que se ha tomado esta medida, desconéctelo del pin y repita el proceso en el siguiente.
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Muestre un histograma de las medidas de los pines y muestre los valores individuales en una tabla.
- Apague y cierre la sesión de SMU.
- Desconecte todos los canales de conmutación y cierre la sesión de conmutación.
El panel frontal del código de ejemplo adjunto permite al usuario controlar la configuración del instrumento SMU, Switch y HSDIO. Muestra los resultados de la prueba de IOS utilizando una matriz de texto y un histograma.
