什么是源表SMU?

源表（Source Meter Unit， SMU）广泛用于半导体器件、材料、医疗、发光器件与光通信等行业，测量器件的伏安（I-V）特性曲线、绝缘材料的电阻值（电阻率）、电容的绝缘电阻（漏电流）、光电器件的暗电流或者L-I-V等。

源表SMU的名称已经清晰的告诉我们，它包含了高精度电源输出和测量， 但它仅仅是电源和万用表的简单拼凑吗？为了简要说明这个问题， 我以下列出了源表的几个典型的应用场景：

在测量绝缘材料的电阻值（GΩ/TΩ）或 二极管的反向漏电流时，通常给被测件DUT施加电压激励，并测量对应的电流；

在测量常规小电阻， 或者驱动LED发光二极管时，通常给DUT施加电流激励，测量对应的电压值；

测量电容器、锂电池等具备储能特性器件时，会对其进行充放电的同时， 连续记录电压和电流。

通常源表SMU都具备电压源 Vs、电流源 Is、电流源 IM、电压表 VM四种功能，而且能够任意搭配激励源和测量功能，按照被测DUT特征选择对应的模式。如下图所示，

VFIM：电压激励测电流

VFVM：电压激励测电压

IFIM：电流激励测电流

IFVM：电流激励测电压

与直流电源称输出端子V+、V-不同，源表SMU通常将源的输出端子称为High Force、Lower Force。因此，源和测量的组合有：VFIM、VFVM、IFVM、IFIM （V/I激励F + V/I测量M）。

在电压和电流形成的直角坐标系中，按照电压V的正负和电流I的正负，可以得到上图 V/I的四个象限，大部分源表可以工作在任意的象限。

DC 直流电源一 第一象限；

DC 直流电阻负载— 第二象限

C 交流电源阻性负载—第一、三象限；

FG 函数发生器—-三象限

高性能精密源表，内置波形发生器功能，配合强大的触发机制、可轻松实现直流、脉冲、扫描以及任意自定义波形激励。

需要注意的是，源表SMU的脉冲电压和电流最小脉冲宽度、 上升/下降沿的典型指标，以 Keysight B2900系列源表为例， 可以到达 10A/100uS级的电流脉冲、 或 210V/1mS级的电压脉冲。

源表的精度固然极高， 但在脉冲激励或IV扫描时，如果不明确被测件的特性， 就很有可能测量结果与真实值存在非常大的偏差。

如下图所示，当测量点为蓝色圆圈区域时，测量结果偏离实际响应点； 响应随机波动或存在噪声，需要增大测量积分时间消去波动或噪声影响。

因此，精确测量出被测件DUT在激励下的电压和电流响应波形是非常重要!

下图显示简化的 SMU 等效电路:

图 — 简化的 SMU 电路图

由于 源/测量单元或 SMU 必须测量非常低的电流 (1fA 或更低)，根据上一章讨论的理由，它们总是使用三轴输出。