NI PXIe-4145 精密测量模块 – 快速稳定时间，自动化测试效率倍增！

描述

NI PXIe-4145：这块 NI 的4通道精密源测量单元（SMU） 模块，是高精度 IV 特性分析的核心武器。它提供10 fA（飞安）级电流分辨率和4象限操作能力，4个通道完全独立隔离。核心功能： 精密电源、高精度万用表、通道数： 4个同步通道，电流分辨率： 10 fA。它专为半导体、元件特性分析和高密度 IV 曲线扫描设计，是 PXIe 平台高吞吐量测试的不二之选。

PXIe-4145 产品详细说明

PXIe-4145 产品概述

NI PXIe-4145 模块是 National Instruments (NI) 在精密测量领域的顶尖力作，专为PXI Express (PXIe) 平台的高性能需求而设计。这块卡可不是一般的电源供应器，它是一台集源、测、保于一体的多功能精密仪器——源测量单元（SMU）。它的核心价值在于在一个单槽位的 PXIe 模块中，集成了4个具备完全隔离、4象限（Quadrant） 操作能力的 SMU 通道。 NI PXIe-4145 的目标应用非常明确：高密度、高吞吐量、高精度的半导体参数测试和元件特性分析。

这块 PXIe-4145 模块的低电平测量性能堪称业界翘楚，它能够实现低至 10 fA（飞安）级的电流测量分辨率，这对于测试晶体管的栅极漏电流（Gate Leakage Current）、光电二极管的暗电流（Dark Current） 等微弱电流信号是至关重要的。得益于 PXI Express 的高带宽和低延迟总线，NI PXIe-4145 可以实现多通道的高速、同步 IV 曲线扫描，极大地缩短了晶圆级测试或多器件并行测试的时间。这不仅是一台仪器，它是一个可以轻松扩展到数百个通道的可编程精密测量系统的核心。

NI PXIe-4145

PXIe-4145 技术规格

主要特点和优势

10 fA 级分辨率与低电平测量：PXIe-4145 最大的杀手锏就是它在低电平电流测量方面的卓越性能。高达 10 fA 的电流分辨率，使得工程师能够精确地捕捉极小的漏电流（Leakage Current） 和微弱的信号。在半导体测试中，这些微小的变化往往是器件可靠性（Device Reliability） 和性能缺陷的关键指标。 PXIe-4145 专有的低噪声设计和三轴（Triaxial）连接支持，进一步保证了在微小电流范围内测量的准确性和重复性。

4象限操作与高集成度：作为真正的 SMU，NI PXIe-4145 模块可在所有四个象限工作，这意味着它不仅可以供电（Source），也可以吸收（Sink） 电能，无论是正电压/正电流还是负电压/负电流，都能精确控制。在一个单槽位中集成4个全功能 SMU，极大地提高了测试通道的密度，使得工程师可以在一个 PXIe 机箱中轻松集成数十个甚至上百个 SMU 通道，这对于晶圆级并行测试或大规模老化测试（Burn-In Test） 而言，是降低成本和提高吞吐量（Throughput） 的决定性因素。

PXI Express 高速同步：PXIe-4145 充分利用了 PXI Express 总线的高带宽和低延迟优势。所有 4 个 SMU 通道不仅可以独立工作，还可以通过 PXIe 背板实现纳秒级的硬件定时和同步（Hardware Timing and Synchronization）。这在进行复杂的多通道 IV 扫描或瞬态响应（Transient Response） 测量时至关重要，确保所有测量点都拥有统一且精确的时间戳，使得数据关联分析变得简单可靠。

快速稳定时间和脉冲测试：NI PXIe-4145 模块在高精度的基础上，还实现了快速的程控速度和快速的输出稳定时间（Settling Time）。更关键的是，它支持脉冲 IV（Pulsed IV）测试模式，可以以极短的脉冲对器件施加电流或电压，有效避免了由于长时间供电导致的自热效应（Self-Heating Effects），从而获得更接近真实、无热效应影响的器件特性。

The NI PXIe-4145 module is a highly sophisticated, multi-channel Source Measure Unit (SMU) designed to be the backbone of high-volume, high-precision semiconductor and component characterization. Its primary technical distinction is the provision of four independent, isolated SMU channels within a compact PXI Express slot, all boasting a 10 fA current measurement resolution. This capability is paramount for accurately characterizing low-leakage devices, a necessity in modern power-efficient electronics. The PXIe-4145 supports four-quadrant operation, allowing it to both source and sink power across the voltage and current range, essential for comprehensive component analysis. Furthermore, its integration with the PXI Express architecture enables high-speed data streaming and nanosecond-level hardware synchronization of all four channels. This high-throughput synchronization is critical for parallel testing and performing rapid pulsed IV measurements to mitigate self-heating effects, thereby ensuring the integrity and speed of complex automated test sequences. The result is a system that delivers laboratory-grade precision with the throughput required for high-volume manufacturing test environments.

应用领域

NI PXIe-4145 模块的10 fA 级分辨率和高通道密度特性，使其在精密电子测试领域具有不可替代的地位。

半导体器件特性分析： PXIe-4145 是晶体管（Transistor）、二极管（Diode）、CMOS 传感器和电源管理芯片（PMIC） 等器件进行直流 IV 曲线扫描和脉冲 IV 测量的核心工具。它精确测量栅极漏电流、击穿电压、阈值电压等关键参数，是半导体研发和晶圆级测试的必备设备。

光电器件测试： 用于测试LED、激光二极管、光电二极管（Photodiode） 等光电器件的LIV 曲线（光-电流-电压）。PXIe-4145 的低电流测量能力使其能够准确捕捉暗电流，而其同步能力则可以与外部光功率计或信号发生器完美联动。

传感器和元器件特性化： 用于测试电阻器、电容器等无源元件的精密参数，以及MEMS 传感器和生物传感器的电学特性。高精度 SMU 确保了对微小阻抗变化的灵敏捕捉。

自动化测试系统（ATE）： 在高吞吐量的自动化测试设备中，PXIe-4145 的高通道密度和高速总线使其成为多器件并行测试的理想选择，显著降低了测试时间和硬件成本。

相关产品

PXIe-4145 是 NI PXIe 平台上的精密 SMU 核心，通常与以下产品型号配套或存在关联：

PXIe-4141/4143： PXIe-4145 的同系列产品，通常在通道数（如 4141 为单通道或双通道）或电流分辨率（如 4143 的分辨率可能略低）上有所不同，作为互补或低成本替代方案。

PXIe-4139： NI 的高功率或宽范围 SMU，提供更高的电压/电流输出能力（如 ±200 V 或 ±10 A），适用于高功率半导体或电池测试，与 PXIe-4145 组成混合电源测试系统。

PXIe-4154： NI 的低功耗和高密度 SMU，通常用于大规模并行电源应用，具有极高的通道密度。

PXIe-4309/4304： NI 的高精度 DAQ 模块，当 SMU 作为电源使用时，可以由这些 DAQ 模块进行多点电压/温度的精确采集。

PXIe-88xx 系列控制器： PXI Express 机箱的嵌入式控制器，运行 LabVIEW/TestStand 软件，负责高速度处理 PXIe-4145 采集的精密数据流。

NI PXIe-4145

安装与维护

安装前准备: 在安装 NI PXIe-4145 模块前，必须确保 PXI Express 机箱电源已完全切断，然后严格执行静电释放（ESD）措施。PXIe-4145 模块应平稳插入 PXI Express 机箱的任一混合式（Hybrid）或 PXIe 外围插槽，并确保前面板的锁紧机构完全就位。鉴于 PXIe-4145 的10 fA 级分辨率，连接电缆的质量对测量精度至关重要。必须使用 NI 推荐的三轴（Triaxial）屏蔽电缆进行连接，以隔离外部噪声并保护微弱电流信号。在连接到被测器件（DUT）前，务必确认 DUT 的引脚连接与 PXIe-4145 的通道配置（力、感、地）完全对应，任何错误都可能导致测量不准确或模块损坏。

维护建议: 对 NI PXIe-4145 模块的维护主要集中在校准和电缆清洁。PXIe-4145 作为精密测量仪器，应定期（通常为一年一次）进行溯源校准，特别是低电流和低电压档位的精度验证，确保其10 fA 的性能得以维持。由于微弱电流测量极易受污染影响，应保持 PXIe-4145 模块的前面板连接器和三轴电缆接头的绝对清洁。灰尘、指纹甚至空气中的水分都可能在连接器表面形成漏电路径，严重影响低电流测量结果。在不使用时，应使用保护帽盖住连接器。如果发现电流测量结果漂移或噪声增大，首先应检查电缆和DUT 夹具，然后考虑进行自校准操作来优化 PXIe-4145 的内部参数。