Keithley 2461 高电流 SourceMeter® 源 测量单元(SMU)仪器

2461 数字源表 概述

Model 2461 高电流 SourceMeter? 源 测量单元 (SMU) 仪器把先进的 Touch, Test, Invent? 技术放到您的手中。它把 创新的图形用户界面(GUI)与容性触 摸屏技术结合在一起，使测试变得异常直观，显著缩短了学习周期， 帮助工程师和科学家学习更快速，工作更明智，创造更容易。Model 2461 融合10A/1000W脉冲电流和7A/100W DC 电流功能与双 18 位 1MS/s 模数转 换器，并经过专门优化，可以检定和 测试高功率材料、器件和模块，如碳 化硅 (SiC)、氮化镓 (GaN)、DC-DC 转换器、电路保护装置、太阳能电池和电池板、 高亮度 LED 和照明系统、电化学电池和蓄电池、等等。这些新功能与吉时利在高精 度、高准确度 SMU 仪器中的专业知识相结合，使得 Model 2461 将在未来几年内成为实验室和机架中高电流提供应用和高速测量应用的“全能仪器”。

• 曲线分析仪和 I-V 特性分析系统
• 100V / 10A 脉冲功率 1000W
• 双 1MS/s 模数转换器，支持快速 采样测量
• 5 英寸高清容性触摸屏 GUI
• 0.012% DCV 准确度，6? 位分辨 率
• 源和阱 (4 象限 ) 操作
• 4 种“Quickset”模式，支持快速 设置和测量
• 上下文相关帮助功能
• 前面板输入香蕉插孔；后面板平衡 螺钉连接
• SCPI和测试脚本处理程序(TSP?) 编程模式
• 前面板 USB 2.0 存储 I/O 端口， 用来传送数据、测试脚本或测试配置

学习更快速，工作更智能，创造更容易

Model 2461采用5英寸全彩高清触摸屏，支持直观操作，帮助操作人员迅速熟悉 仪器，优化整体速度和生 产效率。简单的基于图 标的菜单结构使配置测试 所需的步骤数量减少达 50%，消除了软键仪器上 一般使用的烦琐的多层菜 单结构。内部上下文相关 帮助操作直观，极大限度地减少翻阅单独手册的需求。 这些特点与Model 2461的多功能相结合，简化了基本测量和高级测 量应用中的操作，易于使用。

Model 2461 主屏使得测试异常直观，帮助新用户缩短学习周期。


SMU基于图标的图形菜单结构帮助新用户迅速地、自信地配 置测试。

内置双 1MS/s 模数转换器，捕获待测器件特性

凭借 Model 2461 的数字化功能，捕获和显示待测器件操作、波形和瞬态波形变得 异常简便。两个内置 1MS/s、18 位模数转换器可以同时采集电压波形和电流波形， 而不需使用单独的仪器。数字化功能采用的 DC 电压和电流量程与标准模数转换器 相同。此外，电压数字化功能采用相同的 DC 电压 10GW 输入阻抗，明显降低了被 测器件 (DUT) 上的负载。


高速数字化功能可以同时捕获和显示电压测量和电流测量

全内置 SMU 仪器

作为吉时利第四代源表 SMU 的成员，Model 2461 继承和发扬原 Series 2400 源表 SMU 仪器经过验证的功能，如 Model 2420、2425、2430 和 2440。SMU 仪器提 供了高度灵活的四象限电压和电流源 / 负载以及精密电压和电流测量功能。这种全 内部仪器提供了下述仪器的功能：

• 精密电源，带有电压和电流读数功能
• 真实电流源
• 数字万用表(DCV、DCI、阻抗和功率，6-1/2 分辨率 )
• 精密电子负载
• 脉冲发生器
• 触发控制器

Model 2461 与原来的 Model 2420、2425、2430、2440 对比


2461 功率包络

简便易用，远不止是触摸屏

除了 5 英寸彩色触摸屏外，2461 图形源表前面板提供了多种功能，增强了速度、界面友好性和学习能力，包括一个 USB 2.0 存储 I/O 端口、一个 HELP 帮助键、一个旋转导航 / 控制旋钮、一个前 / 后输入选择装置按钮以及多个用于基本台式应用的香 蕉插座。USB 2.0 存储端口简化了存储测试结果和仪器配置、把测试脚本上传到仪器中以及安装系统升级程序的工作。所有前 面板按钮都带有背灯，增强了低亮度环境中的可视能力。

四种“Quickset”模式简化了仪器设置。只需轻轻触击，就可以迅速把仪器配置成各种工作模式，而不需为这种操作间接配置仪器。


Model 2461 的高清容性触摸屏和前面板控件使操作非常直观，即使对新用户也不例外


一触 Quickset 模式加快了测量设置速度，使测量所需的时间更少


Model 2461 后面板连接为保持信号完整性和加快系统设置而优化。

完善的内置连接功能

后面板提供了输入连接器、远程控制接口(GPIB、USB 2.0 和 LXI/ 以太网 )、D-sub 9 针数字 I/O 端口 ( 用于内部 / 外部 触发信号和处理装置控制)、仪器互锁控制和TSP-Link?插座， 可以简便地配置多个仪器测试解决方案，而不需要购买额外 的适配器附件。

把原始数据转换成信息

全图形绘图窗口把原始数据转换为有用信息，并立即显示， 如半导体I-V曲线和数字化波形。触摸屏界面支持简单的“推 拉缩放”功能，可以简便地观察、交互和考察测量数据。通 过使用内置图表光标，您无需PC就可以立即分析数据。所 有图形屏幕都可以保存到 U 盘，包含在报告或日志中。通过 使用图形 SMU 的 Sheet 视图，还可 以以表格方式显示测试数据。仪器 支持把数据导出到电子表格中，进 一步进行分析，明显改善科研、平 台测试、器件质检和调试的生产效 率。高性能与高度易用性相结合， 可以以前所未有的方式查看测试结果。

多种内置功能如实时图表、绘图、类似示波器的光标及用于导出的数据显示电子表格，可以简便地 把测试结果转换成有用信息。

典型应用

特别适合对当前现代电子和器件执 行电流/电压(I-V)检定和功能测 试，包括：

• 功率半导体和材料
• SiC，GaN
• IGBTs，功率 MOSFETs
• HBLED
• 晶闸管
• 功率管理保护装置
• 电信功率管理芯片组
• DC-DC 转换器
• 金属氧化物可变电阻器(MOV)， 瞬态电压抑制器 (TVS)
• 电化学
• 电流循环
• 循环伏安法
• 电淀积

Model 2461 采用吉时利 TriggerFlow 触发系统，用户可以控 制仪器执行。TriggerFlow 对话框的创建方式在很大程度上与 流程图开发方式一致，都采用了四个基础构件类型：
：

• 等待 - 等待事件发生后继续执行流程
• 分支 - 在满足条件时执行分支
• 操作 - 在仪器中发起操作，如测量、供电、延迟、设置数 字 I/O、等等
• 通知 - 通知其他设备发生了事件

可以从前面板或通过发送远程命令，综合使用这些构件创 建 TriggerFlow 模型。通过 TriggerFlow 系统，用户可以使用最多 255 个模块构建从异常简单到异常复杂的触发模型。 Model 2461 还包括基本触发功能，如直接触发、定时器触发 和手动触发。


TriggerFlow 构件可以创建从异常简单到异常复杂的各种触发模型

接触检查功能

接触检查功能可以在开始自动测试序列前，迅速简便地检验 连接是否正确，消除与接触疲劳、中断、杂质、连接松开或 断开、中继器故障等有关的测量误差和误判。其中部分功能 包括：

• <100μs 检验和通知处理时间
• 3 种测试通过 / 失败阈值: 2Ω, 15Ω和50Ω
• 通过 GPIB、USB 或以太网 (LXI) 接口远程实现

无可比拟的系统集成度和编程灵活性

在Model 2461配置成多通道I-V测试系统时，其嵌入式测 试脚本处理程序 (TSP?) 可以运行测试脚本，因此用户可以用 明显更少的开发时间创建强大的测量应用。TSP 技术还提供 了通道扩展功能，而无需主机。吉时利 TSP-Link? 通道扩展 总线采用100 Base T以太网电缆，可以按主从配置连接多 台图形源表 SMUs (Model 2450, 2460, 2461) 及其他 TSP 仪 器，如吉时利 Model DMM7510 7-1/2 位图形采样万用表、 Series 2600B 系统源表 SMU 仪器和 Series 3700A 交换机 / 多表系统，并作为一个综合系统操作。TSP-Link 扩展总线每 个GPIB或IP地址支持最多32台仪器，可以简便地实现系 统扩容，满足应用的特定要求。Model 2461 还包括 SCPI 编 程模式，可以全面利用仪器的所有功能。

并行测试功能

Model 2461中的TSP技术支持并行测试多个器件，满足器 件科研、高级半导体实验室应用、甚至高吞吐量生产测试的 需求。这种并行测试功能允许系统中每台仪器运行自己的整 个测试序列，创建完全多线程的测试环境。图形化源表上可 以并行运行的测试线程数量与系统中的仪器数量一致。

免费仪器控制启动软件

KickStart 仪器控制 / 启动软件适用于 Model 2461，用户无需编程，就可以在几分 钟内开始获取测量数据。在大多数情况下，用户只需进行某些快速测量，就可以绘 制数据图表，把数据存储到磁盘中，以后在 Excel 等软件环境中进行分析。KickStart 提供了：
：

• 仪器配置控制功能，执行 I-V 特性分析
• 原生 X-Y 图表、卷动和缩放功能
• 数据的电子表格 / 表格视图
• 保存和导出数据，进一步进行分析
• 保存测试设置
• 图表截屏
• 测试注释
• 发送和接收数据的命令行对话框
• HTML 帮助
• GPIB、USB 2.0、以太网一致性测试

通过 KickStart 启动软件，用户可以在几分钟内获得测量数据

随时可以使用的仪器驱动程序，简化编程工作

2461 数字源表 技术数据

电压指标 ^{1, 2}

分辨率

测量输入电阻：>10GW，所有量程。
温度系数：±(0.10 × 准确度指标 )/℃，0° ~ 18℃和 28° ~ 50℃。

电流指标 ^{1, 2, 6}

输入端压降 8：<100mV，所有量程。

温度系数：±(0.10 × 准确度指标 )/℃，0° ~ 18℃和 28° ~ 5℃。

1. 速度 = 1 PLC。
2. 所有指标均为输出打开时有保障的指标。
3. 在正确清零时，准确度适用于 2 线和 4 线模式。
4. 6.5 位测量分辨率。模数转换器的分辨率受到噪声限制。
5. 18 位 ADC。1ms 间隔平均获得 1000 个样点。内部温度在 ±5℃以内，ACAL 一周。
6. 在使用 Model 2461 的 Model 2460-KIT 螺丝端子附件时有保障的准确度指标。
7. 10A 量程 DC 指标最高适用于 7.35A。>7.35A 的操作只适用于脉冲模式。适用于脉冲宽度和占空比极限。如需进一步了解脉冲操作，请参阅脉冲指标和典型脉冲性能部分。
8. 4 线模式。

电阻测量准确度 ( 本地或远程传感 ) ^{9, 10, 11}

提供电流、测量电阻模式：总不确定度 = 电流 提供准确度 + 电压测量准确度 (4 线远程传 感 )。

温度系数 (0° -18℃和 28° -50℃ )：±(0.10 × 精度指标 )/℃。

9. 速度 = 1 PLC。
10. 所有指标均为输出打开时有保障的指标。
11. 在正确清零时，准确度适用于 2 线和 4 线模式。
12. 6.5 位测量分辨率。
13. 启用供电读数功能。偏置补偿打开。
14. 仅提供电流、测量电阻或提供电压、测量电阻

其他脉冲模式输出指标

最小可编程脉冲宽度：150ms。
注：稳定和 / 或测量时间可能 会长于 150ms。
最大扩展范围脉冲宽度：7A 及以下量程为 2.5ms，10A 量程 为 1ms。
最大 DC 脉冲宽度：10,000 秒。
脉冲宽度编程分辨率：可变，受到脉冲宽度和脉冲宽度抖动 限制。
脉冲宽度抖动：<(50ms + 脉冲宽度的 10%)，典型值， Acquire Readings = OFF。
最大脉冲占空比：20V及以下量程为10%，100V量程为5%。

典型脉冲性能 ( 更佳固定量程，4W 连接 )

接触检查

接触检查速度：检验和通知 <100ms

模数转换器特点

最大分辨率 : 18 位。
提供的测量功能：电压测量，电流测量，同时测量电压和电流， 电阻测量，功率测量。
采样率 15：可编程，1000~1M 样点 / 秒。
易失性采样存储器，带时间标记：27.5 M。
最小记录时间：1ms。
时间标记分辨率：标准或全存储模式1ns，紧凑存储模式 1ms。
最大记录长度：5 M。
量程选择：模数转换器测量要求固定量程。
测量稳定时间：取决于量程和负载。
对10mA及以下电流范围， 准确度受到稳定时间限制。

补充特点

最大输出功率：1050W 脉冲，105W DC，四象限供电和接 收操作。
过量程：量程的 105%，供电和测量。 稳定：电压：工频：量程的 0.01%。
负载：量程的 0.01% + 100mV。 电流：工频：量程的 0.01%。
负载：量程的 0.01% + 100pA。
供电极限： 电压源电流极限：双极电流极限用一个值设置，最低为量程 的 10%。
电流源电压极限：双极电压极限用一个值设置，最低为量程 的 10%。
V/I极限准确度：在基本指标中增加读数的 0.3% 和 ± 读数 的 0.02%。
过冲： 电压供电：<0.1% 典型值。
步长 = 满刻度，阻性负载，20V 量程，10mA 电流极限 )。
电流供电：<0.1% 典型值。
步长 = 1mA 步进，阻性负载 = 10kW，20V 量程 )
量程变化过冲：过冲到全阻性 100kW 负载，10Hz ~ 20MHz 带宽，相邻量程：<250mV 典型值。
输出稳定时间：要求时间达到最终值的0.1%以内：20 V量程， 100 mA 电流极限：<200ms 典型值。
最大转换速率 : 1V/ms，100V 量程， 100mA 极限，20kW 负 载(典型值)。
0.6V/ms，20V量程，100mA极限，20kW负载(典 型值 )。
过压保护：用户可以选择值，5% ±0.5V 容限。
出厂默认值 为“none“( 无 )。
电压供电噪声：10Hz ~ 20MHz (RMS)：<4.5mV 典型值，阻 性负载。
共模电压：250V DC。
共模隔离度：>1GW，<1000pF。 噪声抑制 ( 典型值 )：

负载阻抗 : 普通模式：
20nF 典型值。
高电容模式：稳定到50μF典型值。
高电容模式适用于 ≥ 100μA 量程。
Force 端与 Sense 端之间最大电压：5V。
输出线上压降：1V。
最大线上电阻：对额定准确度为 1MW。
Sense 输入阻抗：>10GW。
保护偏置电压：<300mV 典型值。

系统测量速度¹⁶

60Hz (50Hz)、脚本 (TSP?) 编程的读取速率（每秒读数）。

模数转换，典型值

SCPI 编程，缓冲器为紧凑式

60Hz (50Hz)、SCPI 编程的读取速率（每秒读数）

16. 读取速率适用于电压或电流测量、自动清零关、自动量程关、滤波关、二进制读数格式和供电读数关

整体特点 ( 除另外指明外，均为默认模式 )

出厂默认标准开机：SCPI 模式。
源输出模式：固定DC电平，存储/配置列表(混合功能)，扫描(线 性和对数 )，扫描 ( 双线性和双对数 )。
存储缓冲器：>2 M读数，用户可以调节。
包括选定实测值和时间 标记。
实时时钟：锂电池备份 (3 年 + 电池寿命 )。
远程接口： GPIB：IEEE-488.2。
USB 设备 ( 后面板，B 型 )：2.0 全速 USBTMC。
USB 设备 ( 前面板，A 型 )：USB 2.0，支持 U 盘。
以太网 : RJ-45 (10/100BT)。
数字 I/O 接口： 线路：6 个输入 / 输出，用户自定义。
用于数字 I/O 或触发。 连接器：9 针插孔 D。
输入信号电平：0.7V ( 最大逻辑值低 )，3.7V ( 最小逻辑值高 )。
输入电压极限：-0.25V (绝对最小值)，+5.25V (绝对最大值)。
最大供电电流：+2.0mA @ >2.7V ( 每针 )。
最大接收电流：-50mA @ 0.7V ( 每针，固态保险保护 )。
5V 电源引脚：限于 500mA @ >4V ( 固态保险保护 )。
处理器接口：测试开始，测试结束，4 种分类位。
编程能力：SCPI 或 TSP 命令集。
TSP 模式：可以从任何主机接口访问嵌入式测试脚本处理程序 (TSP)。
IP 配置：静态或 DHCP。
扩展接口：TSP-Link扩展接口使支持TSP的仪器能够触发及相互 通信。
源输出模式：固定DC电平，存储/配置列表(混合功能)，扫描(线 性和对数 )，扫描 ( 双线性和双对数 )。
存储缓冲器：>2 M读数，用户可以调节。
包括选定实测值和时间 标记。
实时时钟：锂电池备份 (3 年 + 电池寿命 )。
远程接口： GPIB：IEEE-488.2。
USB 设备 ( 后面板，B 型 )：2.0 全速 USBTMC。
USB 设备 ( 前面板，A 型 )：USB 2.0，支持 U 盘。
以太网 : RJ-45 (10/100BT)。
数字 I/O 接口： 线路：6 个输入 / 输出，用户自定义。
用于数字 I/O 或触发。 连接器：9 针插孔 D。
输入信号电平：0.7V ( 最大逻辑值低 )，3.7V ( 最小逻辑值高 )。
输入电压极限：-0.25V (绝对最小值)，+5.25V (绝对最大值)。
最大供电电流：+2.0mA @ >2.7V ( 每针 )。
最大接收电流：-50mA @ 0.7V ( 每针，固态保险保护 )。
5V 电源引脚：限于 500mA @ >4V ( 固态保险保护 )。
处理器接口：测试开始，测试结束，4 种分类位。
编程能力：SCPI 或 TSP 命令集。
TSP 模式：可以从任何主机接口访问嵌入式测试脚本处理程序 (TSP)。 IP 配置：静态或 DHCP。
扩展接口：TSP-Link扩展接口使支持TSP的仪器能够触发及相互 通信。
LXI 标准：1.4 LXI Core 2011。
显示器：5 英寸容性触摸屏彩色 TFT WVGA (800×480)，带有 LED 背灯。
输入信号连接：前面：香蕉。
后面：螺丝端子。 互锁：有源高输入。
冷却：强制通风，变速。
过热保护：内部传感到温度过载时会把仪器置于待机模式。
电源：100V ~ 240V RMS，50-60Hz ( 开机自检 )。
VA 额定值：最大 350 VA。
高度：最高海拔 2000 米 (6562 英尺 )。
EMC：满足欧盟 EMC 指令。
安全：满足 CE 和 NRTL 的 UL61010-1 和 UL61010-2-30 清单。
满足欧盟低压指令。
振动：MIL-PRF-28800F Class 3 随机振动。
预热：预热一小时达到额定准确度。
外观尺寸： 含把手和保险杠时：106mm 高 × 255mm 宽 × 425mm 深 (4.18 英寸 × 10.05 英寸 × 16.75 英寸 )。
不含把手和保险杠时：88mm 高 × 213mm 宽 × 397mm 深 (3.46 英寸 × 8.39 英寸 × 15.63 英寸 )。
重量：含保险杠和把手时：4.75 公斤 (10.5 磅 )。
不含保险杠和把手时：4.55 公斤 (10.0 磅 )。
环境：工作时：0°-50℃, 70%相对湿度，最高35℃。
相对湿度 额定值每℃下降3%，35°-50℃，无冷凝。
贮存时：-25℃- 65℃。