半导体特性分析仪主要用于对分立半导体器件进行直流特性表征，给器件的各个端口施加可编程的电压/电流并测量电流/电压，以提取各项特性参数，进行拟合与SPICE建模（可以参考Sedra and Smith）。在集成电路工艺与器件开发时，常常会在晶圆上放一些分立的测试元件，以便这种分析仪来提取直流参数来开发PDK。在器件生产中也可能用一些测试结构来进行晶圆的过程控制，产品测试中也可能用到。

这种分析仪的基本功能与Tektronix或者国产各型晶体管特性图示仪非常相似，但是很多型号面向的是小功率器件的精确表征，量程与驱动功率不大，却一般具有高得多的分辨率和精度，尤其关键的是sub-pA级小电流的测量能力。并且每个端口的输出与限流都可以任意编程，每个端口上都有一个独立的源测量单元(SMU)。坛里有个帖子 https://www.kechuang.org/t/88702，DIY造出来的器件就用了这种仪器进行表征。

附上一些简介

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HP 4155A 是90年代中期HP推出的半导体特性分析仪，用于替代80年代的HP 4145A/B系列。此机搭载了4个完全独立的MPSMU，两个电压源VSU，和两个电压表VMU。同系列还有主要扩展了fA级低电流量程的HP 4156A。 HP 415x经过了从A到C型几次升级换代，但是架构看上去都差不多。Agilent 415xC至少生产到了2009年，现在还有一定较多的HP 415xx仍然在现役，内部图片似乎挺少的 （xdev网站上有相似的4142B的拆解图: https://xdevs.com/fix/a4142b/ ）。ebay上正常工作的4145B大概值800刀，但偶尔也有缺少启动软盘，报M02错误的便宜机器出现，正常工作的4155A有见到卖出2200刀的。现代的型号主要有Keysight的B1500A与Keithley的4200A，可以模块化定制。这种仪器不便宜，新的Keithley 4200A配两个MPSMU和前放大器差不多要5.5万刀，B1500A可能便宜一点点，5万刀左右。

搞到一台，拆开看看，顺便清扫一下里面积满的灰。

全机采用模块化设计，4个SMU，VMU/VSU，扩展箱接口，计算机，开关电源，都在各自的模块上，可以从主机上拔出来而不必拆开上盖。本次就不开盖了，反正值钱的地方也就是那几块SMU板。整机很大（5U高，60 cm深）很重（25 kg），搬运起来可是费了不少劲。

打开屁股上的盖板，拧松带弹簧的螺丝，即可抽出各张板卡，插得非常紧，需要用劲。。。

价值最高的MPSMU板

Logo是YHP，说明此机与那个时代一系列半导体测试产品一样，是HP和横河合资在日本造的。等下再打开这个屏蔽罩。

远离输入的地方有个不知道做什么的低漏电流干簧管继电器，从Service Manual和连线到背板的位置猜测，其与自校准有关。

像是主控的芯片是Fujitsu的C10系列半定制ASIC门阵列。

这张SMU板上并没有光耦隔离，全部都是浮动的，接地部分与浮动部分的分界点在下面的CPU板上。

浮动电源

不知道这片1826-2681是什么东西

这张板里比较大方的用了一大堆AE的金属箔精密电阻。但是焊接质量比较一般，元件东倒西歪的，个别地方还有明显的助焊剂残留。

板上有AD7538JN（14 bits），AD7846KN（16 bits)，AD7545AKP（12 bits）三个DAC，其中7846可能是主要的输出DAC，另外两个用于补偿偏置与设置compliance（限流）。板上没有独立的ADC，而是各个SMU复用另一张板上的一个20 bits ADC。

屏蔽罩内是pA级小电流部分，玄妙的东西都在这里面

和大多数那个年代的微电流仪器一样，设计上是通过使用很好的绝缘而不是极小offset的guarding来实现低漏电流的（现代仪器可以参考xdev的B2987A拆解文章）。从Triax接头引出开始，所有低电流节点都焊在Teflon接线柱上，然后空中飞线进行连接。使用了多个带有良好的guarding的日本Sanyu干簧管继电器来切换量程。这里好像有一个精妙的设计，这些继电器中有几处将两路动作相反的干簧管装在一起，其中一路用来连接待测信号，另一路接到guard上，这样保证了信号断开时，guard通过另一路接到继电器的另一侧，使得继电器几何上的两端永远都在同一电位，最大限度减小敏感节点的漏电。

1GOhm电阻

高阻输入用的运放是1826-1650，经查等于OPA111AM。其实这个运放标称典型输入偏流高达0.8 pA，看上去并不适合用于sub-pA电流的测量，那个年代偏流小一个量级的OPA128也早已面世，不知道YHP如此选型是作何打算，可能self-calibration的时候加以补偿已经足够了，然后OPA111噪声小一点？看xdev对HP 4142B各模块的拆解，其使用的运放也是1826-1650（但是4142中有点更玄妙的地方，是怎么只使用一个运放来实现Kelvin接线下的电压和电流反馈的，没搞懂）。

电压源/电压表(VMU/VSU)板

使用AD7846JP作为输出DAC，AD7541A可能是SAR ADC的一部分。

ADC/扩展器接口板

这些橘色的继电器和旁边的电阻应该是产生自校准电压电流用的。此机的设计中，并不需要分别校准每个SMU/VMU/VSU，而是依靠存储的基准电压和这几个电阻的阻值来进行自校准。

计算机板

接地部分（HOSTC ），68332处理器，两个8Mbit EPROM用来存储固件。更新的B版和C版就支持通过软盘来升级固件了。超级电容用于RTC。

显卡（GSP），时钟35.904MHz，驱动显示模组HP 2090-0210 (Sony CHM-7501-00) (https://tomverbeure.github.io/2022/10/05/Sony-CHM-9001-00-CRT.html )

网上见人猜测使用的是奇怪的分辨率(576x368)，所以万一哪天CRT挂了，可能不能直接导出VGA显示器可用的RGB信号，可能需要买一块“高清解霸”之类的板子处理一下。

浮动部分（SMUC）,另一片68332。

装回去，漏电流好像没问题

测个二极管试试

好像offset有点大，以后有时间再研究。

Force 1V的时候的噪声， Filter应该是开着的。