吉时利 Keithley 2657A源表
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产品信息
产品简介
Keithley 2657A 是吉时利（Keithley）2650 系列高压系统 SourceMeter 的核心旗舰机型，专为高压电子器件和功率半导体特性分析而设计，以业界最高 3000 V 电压输出能力重新定义了高压 SMU 的性能边界。该仪器在单一机箱中集成了四象限精密电压/电流源、真正的 6½ 位数字万用表、任意波形发生器、脉冲发生器及电子负载五种功能，以极致的电压覆盖与超低电流分辨率，满足从基础半导体到第三代宽禁带材料的所有测试需求。
2657A 提供 ±3000 V @ 20 mA 的超高压输出能力，同时支持 1 fA 电流分辨率，可在 3000 V 偏置条件下精确测量飞安级漏电流。采用双 ADC 架构——22 位积分 ADC 提供卓越的高精度测量，18 位高速 ADC 实现 1 μs/点的瞬态捕获，兼顾精度与速度。内置 TSP 嵌入式脚本引擎，可在仪器内部直接运行完整测试程序，配合 TSP-Link 菊花链扩展（最多 32 节点，<500 ns 同步），轻松构建多通道高压测试系统。
该机型广泛应用于功率半导体器件（二极管、FET、IGBT）直流与瞬态特性分析、GaN 和 SiC 等宽禁带复合材料与器件的击穿与漏流测试、高达 3 kV 的高压击穿与漏流表征、亚毫秒级瞬态特性分析，以及高压材料与组件的精密测试。配合 KickStart 或 ACS 软件生态，可快速构建从手动桌面测试到全自动高压器件检定系统的完整方案。
产品优势
业界最高电压，覆盖超宽测试范围
2657A 提供 ±3000 V @ 20 mA 的超高压输出能力，是业界电压最高的商业 SMU 产品。从 200 V 低量程到 3000 V 高压量程的完整覆盖，一台仪器即可满足从低压精密测试到超高压击穿表征的全部需求，无需在测试系统中配置多台不同电压等级的仪器，显著降低系统复杂度与总拥有成本。
超低电流与高压兼顾
在 3000 V 偏置电压下仍可实现 1 fA 电流测量分辨率，可在高压工作条件下精确测量飞安级漏电流。这一独特能力使 2657A 成为 GaN、SiC 等宽禁带半导体器件高压可靠性测试的理想选择——在施加额定工作电压的同时，精确监测器件截止态漏电流的微小变化，为器件寿命评估与失效分析提供关键数据。
双 ADC 架构，精度与速度兼得
创新采用双模数转换器架构：22 位积分 ADC 提供卓越的高精度测量，确保直流参数测试的测量不确定度达到业界领先水平；18 位高速 ADC 以 1 μs/点的采样速率捕获高速瞬态波形，满足 I-V 曲线扫描中的快速采样需求。两种模式可根据测试需求灵活切换，在同一台仪器上同时获得计量级精度与亚微秒级瞬态捕获能力。
TSP 嵌入式脚本，仪器内运行完整程序
内置测试脚本处理器（TSP），可在仪器内部直接存储并运行完整的自动化测试程序，无需上位机即可独立执行复杂的多步骤测试序列。支持条件判断、循环、数学运算与数据缓冲，将测试逻辑下沉到仪器端，消除 PC 与仪器之间的通讯延迟，显著提升产线测试吞吐量。
TSP-Link 菊花链扩展，多节点精密同步
通过 TSP-Link 高速互连总线，最多可将 32 台 2650 系列 SMU 以菊花链方式连接，实现多通道高压测试系统的灵活扩展。节点间同步精度 <500 ns，触发输入至触发输出延迟仅 0.5 μs，确保多通道并行测试时所有通道在同一时刻执行触发动作，为多引脚功率器件和晶圆级并行测试提供硬件级精密同步保障。
四象限操作，180 W 功率全象限覆盖
支持真正的四象限源/吸收操作，180 W 功率可在直流或脉冲模式下提供或吸收，既可作精密高压电源使用，也可作为高压电子负载吸收能量。这一特性在太阳能电池、储能器件及功率半导体开关损耗测试中尤为重要，能够真实模拟器件在实际电路中的双极性工作状态。
产品参数
电压源规格
量程 | 设置分辨率 | 源精度（1年，23°C ±5°C） |
200 V | 5 mV | 0.03% + 50 mV |
500 V | 10 mV | 0.03% + 125 mV |
1500 V | 40 mV | 0.03% + 375 mV |
3000 V | 80 mV | 0.03% + 750 mV |
注：温度影响（0°–18°C 及 28°–50°C）：±(0.15 × 精度指标)/°C。电压源建立时间：<1 ms（至 200 V），<7 ms（至 3000 V）。
电压测量规格（积分 ADC）
量程 | 测量分辨率 | 测量精度（1年，23°C ±5°C） |
200 V | 100 μV | 0.025% + 50 mV |
500 V | 100 μV | 0.025% + 100 mV |
1500 V | 1 mV | 0.025% + 300 mV |
3000 V | 1 mV | 0.025% + 600 mV |
电流源规格
量程 | 设置分辨率 | 源精度（1年，23°C ±5°C） |
1 nA | 30 fA | 0.1% + 2 pA |
10 nA | 300 fA | 0.1% + 5 pA |
100 nA | 3 pA | 0.1% + 60 pA |
1 μA | 30 pA | 0.03% + 700 pA |
10 μA | 300 pA | 0.03% + 5 nA |
100 μA | 3 nA | 0.03% + 60 nA |
1 mA | 30 nA | 0.03% + 300 nA |
2 mA | 60 nA | 0.03% + 1.2 μA |
20 mA | 600 nA | 0.03% + 12 μA |
120 mA | 3 μA | 0.03% + 36 μA |
电流测量规格（积分 ADC）
量程 | 测量分辨率 | 测量精度（1年，23°C ±5°C） |
1 nA | 1 fA | 0.1% + 0.6 pA |
10 nA | 10 fA | 0.1% + 5 pA |
100 nA | 100 fA | 0.1% + 60 pA |
1 μA | 1 pA | 0.025% + 400 pA |
10 μA | 10 pA | 0.025% + 1.5 nA |
100 μA | 100 pA | 0.02% + 25 nA |
1 mA | 1 nA | 0.02% + 200 nA |
2 mA | 1 nA | 0.02% + 500 nA |
20 mA | 10 nA | 0.02% + 5 μA |
120 mA | 100 nA | 0.02% + 24 μA |
系统性能指标
参数项 | 规格 |
最大输出功率 | 180 W DC / 脉冲（提供或吸收） |
高速 ADC 采样速率 | 1 μs/点（18 位） |
电压源建立时间 | <1 ms（至 200 V），<7 ms（至 3000 V） |
触发输入→触发输出延迟 | 0.5 μs |
TSP-Link 节点数 | 最多 32 节点 |
TSP-Link 同步精度 | <500 ns |
校准周期 | 1 年 |
质保期 | 1 年 |
接口与物理规格
参数项 | 规格 |
通讯接口 | GPIB / LXI Class C 以太网 / RS-232 / USB 2.1 / TSP-Link |
数字 I/O | 14 位 |
外形尺寸 | 89 × 435 × 549 mm |
重量 | 9.98 kg |
电源 | 100–250 VAC，550 VA |
散热方式 | 强制风冷 |
仪器配置
标准附件
每台 Keithley 2657A 高压系统 SMU 标准交付包含以下组件：
● 2657A 型主机（含前面板及后面板高压三轴输入/输出接口）
● 电源线（符合销售地区标准）
● 安全注意事项及快速入门指南
● 产品文档与配套软件光盘
主要可选配件
配件型号 | 描述 |
8010 | 高功率测试夹具，适配 TO-247 等大功率封装器件 |
2657A-LIM-3 | 低压互连模块，简化低压测试连接 |
2657A-PM-200 | 保护模块，200 V 级过压保护 |
SHV-CA-553-x | 高压三轴线缆组件（多种长度） |
HV-CA-554-x | 高压无端接线（多种长度） |
HV-CS-1613 | 馈通连接器，用于机箱面板穿墙连接 |
8010-DTB | 器件测试板，通用型 |
8010-DTB-220 | 器件测试板，220 V 适配型 |
8010-CTB | 定制测试板，支持用户自定义布局 |
4299-6 | 机架安装套件，单台仪器 19 英寸机架适配 |
软件生态
KickStart 仪器控制软件
KickStart 是吉时利推出的无编程仪器控制平台，提供图形化界面快速执行单次或扫描测试。支持线性、对数、列表和双重扫描模式，I-V 检定应用可同时控制多达 4 台 SMU 仪器，以图形和表格格式实时显示测量结果，支持 GPIB、USB 或以太网连接。
TSP Express 嵌入式工具
TSP Express 是嵌入在 2657A 仪器内部的交互式测试工具，无需安装任何软件，通过 Web 浏览器即可远程访问和控制仪器，执行 I-V 曲线扫描、数据采集与图形化分析，适合快速评估与调试场景。
ACS Basic 自动化检定软件
ACS Basic 是面向半导体器件自动化测试的完整软件平台，支持灵活的项目树构建、Python 脚本编程、数据管理与统计分析，可配合手动或自动探针台构建从研发到量产的完整自动化测试系统。
TSP Toolkit 与 TSB 编程环境
TSP Toolkit 提供完整的 TSP 脚本开发与调试工具链，支持 Lua 脚本编写、在线调试与远程部署。TSB（Test Script Builder）是 TSP 脚本的集成开发环境，提供代码编辑、语法高亮、断点调试与仪器通信功能，帮助用户高效开发仪器端自动化程序。
典型应用
功率半导体器件特性分析
2657A 为功率二极管、功率 MOSFET、IGBT 等器件的直流 I-V 特性表征提供完整的测试方案。高压输出能力覆盖器件的全电压工作范围，双 ADC 架构同时保证高精度直流测量与快速瞬态捕获，四象限操作支持正向与反向偏置下的完整特性扫描。
GaN / SiC 复合材料与器件测试
针对 GaN HEMT、SiC MOSFET 等第三代宽禁带半导体器件，2657A 提供高压偏置下的精密电流测量能力，可在 3000 V 偏置条件下分辨 fA 级漏电流。这一能力对于评估宽禁带器件的截止态特性、栅极漏电流及长期可靠性至关重要。
高达 3 kV 击穿与漏流测试
3000 V 电压输出能力覆盖绝大多数高压击穿测试需求，配合 1 fA 电流分辨率，可在施加高压的同时精确监测微弱的漏电流变化，实现完整的击穿电压（BV）与漏电流（I_leak）表征。内置扫描功能支持自动化击穿曲线采集，无需外部编程。
亚毫秒瞬态特性分析
18 位高速 ADC 以 1 μs/点的采样速率捕获高速瞬态波形，结合 <1 ms 的电压源建立时间，可在亚毫秒时间尺度上分析器件的开关瞬态、热瞬态及脉冲 I-V 特性，为功率器件动态行为建模提供高时间分辨率数据。
高压材料与组件测试
除半导体器件外，2657A 同样适用于高压电缆绝缘材料、电容器泄漏电流、压敏电阻与浪涌保护器件的性能测试，以及各类需要在高压偏置条件下进行精密电学表征的材料与组件。
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