專利名稱：Rram單元測試系統(tǒng)切換器及rram單元測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種RRAM單元測試系統(tǒng)切換器及一種RRAM單元測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
便攜式可移動存儲技術(shù)的迅速發(fā)展對非揮發(fā)存儲器件的高密度、高速度、低功耗 等特性提出了更高的要求。阻變式存儲器(Resistive random access memory,RRAM單元) 是以材料的電阻在外加電場作用下可在高組態(tài)和低阻態(tài)之間實現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)的一類 前瞻性下一代非揮發(fā)存儲器，其具有低操作電壓、低功耗、高寫入速度、耐擦寫、非破壞性讀 取、保持時間長、結(jié)構(gòu)簡單、與傳統(tǒng)CMOS工藝相兼容等優(yōu)點。然而，探測脈沖激勵前后功能 層薄膜微觀區(qū)域的電勢分布變化、尋找器件結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同載流子的輸運機制仍是當(dāng)前研究 工作亟待解決的難點。電阻轉(zhuǎn)變部位的確認、電阻轉(zhuǎn)變過程中元素的變化以及電阻轉(zhuǎn)變的 動力學(xué)問題仍然處于探索階段，這些表明RRAM單元的存儲機理研究是當(dāng)前研究工作所面 臨的最緊要問題，電致電阻開關(guān)的物理機制不清楚已經(jīng)成為制約RRAM單元存儲實用化的 主要障礙，不利于新材料、高性能的器件的進一步研究和開發(fā)。因此這些性能的研究有助于 表征技術(shù)的發(fā)展和大量實驗數(shù)據(jù)的驗證，而電學(xué)性能的研究又有助于其物理特性的理解， 同時也是阻變存儲器商業(yè)化的關(guān)鍵參數(shù)，正因為如此使得其電學(xué)的表征變得艱巨而重要。 雖然近幾年有大量的阻變存儲的技術(shù)的文章和專利涌現(xiàn)，但是有關(guān)存儲器表征技術(shù)卻少而 又少。實際阻變存儲器的表征手段不僅涉及到數(shù)據(jù)的真實性、可靠性，同時也是阻變存儲器 能否快速發(fā)展的瓶頸。 RRAM單元結(jié)構(gòu)是下電極/功能材料/上電極，其中功能層材料是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化 物、二元過渡金屬氧化物、部分高分子材料等。而RRAM單元的測試是通過在電極上施加不 同的脈沖信號實現(xiàn)信息的寫入、擦除和讀出操作。RRAM單元測試主要包括電流-電壓關(guān) 系測試、電壓_電流關(guān)系測試、電阻寫脈沖信號高度關(guān)系測試、電阻寫脈沖信號寬度關(guān)系測 試、電阻_擦脈沖信號高度關(guān)系測試、電阻_擦脈沖信號高度關(guān)系測試、不同阻態(tài)_寫擦次 數(shù)關(guān)系等測試。 而現(xiàn)有的RRAM單元測試設(shè)備均無法實現(xiàn)兩種測試儀器(數(shù)字信號源表和脈沖信
號發(fā)生器)的瞬時切換，常采用的方法是先測試直流i-v信號，然后將原線路中部分電路拆
除，最后實現(xiàn)連接脈沖信號的測試手段。這樣的測試不僅繁瑣而且由于連接電路的不斷變 化帶來不必要的系統(tǒng)誤差，因為每一次的線路不能保證完全相同的連接點，嚴(yán)重影響器件 電學(xué)性能的連續(xù)性和可靠性，從而限制了對RRAM單元的測試。最重要的是直流和交流信號 只有在較短暫的切換時段下才能基本保證測試結(jié)果的一致性，這些都給自動化的測試帶來 了挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種RRAM單元測試系統(tǒng)切換器，以實現(xiàn)兩種信號源的瞬時 切換。
本發(fā)明的目的還在于提供一種RRAM單元測試系統(tǒng)，以更方便、更精確地實現(xiàn)對 RRAM單元的電學(xué)和存儲性能的測試。 為實現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案是一種RRAM單元測試系統(tǒng)切換器，包括控制 回路和動作電路，并具有雙聯(lián)繼電器； 控制回路包括控制信號端口、光電耦合器和雙聯(lián)繼電器線圈，光電耦合器的發(fā)光 部分和控制部分分別與控制信號端口和雙聯(lián)繼電器線圈相連，以實現(xiàn)雙聯(lián)繼電器線圈的通 斷； 動作電路包括兩個不同信號源的信號輸入接口和兩個信號輸出接口，信號輸入接 口和信號輸出接口通過所述的兩個雙擲觸頭連接，其中一個雙擲觸頭的兩個輸入端對應(yīng)連 接兩個信號源的高信號輸入，該觸頭的輸出端與其中一個信號輸出接口連接；另一個雙擲 觸頭的兩個輸入端對應(yīng)連接兩個信號源的低信號輸入，該觸頭的輸出端與另一個信號輸出 接口連接，以實現(xiàn)雙聯(lián)繼電器工作或斷開時僅有一路信號源的高低信號經(jīng)兩個雙擲觸頭由 兩個信號輸出接口輸出。 光電耦合器控制部分為光敏三極管，光敏三極管的集電極通過電阻連接于一個正 向電壓，光敏三極管的集電極還連接于一個可控開關(guān)管的控制端，光敏三極管的發(fā)射極接 地；雙聯(lián)繼電器的線圈連接于所述正向電壓和可控開關(guān)管的輸入端，可控開關(guān)管的輸出端 接地。 雙聯(lián)繼電器線圈上并聯(lián)有電容支路和二極管支路，所述兩個支路一端接地。
在控制回路上設(shè)置有雙聯(lián)繼電器線圈工作狀況指示燈。 —種RRAM單元測試系統(tǒng)，包括主控計算機和切換器，主控計算機通過控制總線連
接有數(shù)字信號源和脈沖信號發(fā)生器，數(shù)字信號源和脈沖信號發(fā)生器的信號輸出端經(jīng)切換器
連接于微控探針臺，切換器的控制端與主控計算機相連； 所述的切換器包括控制回路和動作電路，并具有雙聯(lián)繼電器； 控制回路包括控制信號端口 、光電耦合器和雙聯(lián)繼電器線圈，光電耦合器的發(fā)光 部分和控制部分分別與控制信號端口和雙聯(lián)繼電器線圈相連，以實現(xiàn)雙聯(lián)繼電器線圈的通 斷； 動作電路包括兩個不同信號源的信號輸入接口和兩個信號輸出接口，信號輸入接 口和信號輸出接口通過所述的兩個雙擲觸頭連接，該繼電器的線圈連接于兩個雙擲觸頭， 其中一個雙擲觸頭的兩個輸入端對應(yīng)連接兩個信號源的高信號輸入，該觸頭的輸出端與其 中一個信號輸出接口連接；另一個雙擲觸頭的兩個輸入端對應(yīng)連接兩個信號源的低信號輸 入，該觸頭的輸出端與另一個信號輸出接口連接，以實現(xiàn)雙聯(lián)繼電器工作或斷開時僅有一 路信號源的高低信號經(jīng)兩個雙擲觸頭由兩個信號輸出接口輸出。 作為優(yōu)化，光電耦合器控制部分為光敏三極管，光敏三極管的集電極通過電阻 連接于一個正向電壓，光敏三極管的集電極還連接于一個可控開關(guān)管的控制端，光敏三 極管的發(fā)射極接地；雙聯(lián)繼電器的線圈連接于所述正向電壓和可控開關(guān)管的輸入端，可 控開關(guān)管的輸出端接地；雙聯(lián)繼電器線圈上并聯(lián)有電容支路和二極管支路，所述兩個 支路一端接地；主控計算機與數(shù)字信號源和脈沖信號發(fā)生器之間的控制總線上設(shè)置有 GPIB(Ge證al-Purposelnterface Bus，通用接口總線)卡。 本發(fā)明RRAM單元測試系統(tǒng)切換器中采用雙聯(lián)繼電器作做為切換開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡單，
5通過雙聯(lián)繼電器的動作就可以實現(xiàn)不通信號通路的選擇。 本發(fā)明RRAM單元測試系統(tǒng)包括主控計算機和切換器，主控計算機通過控制總線 連接有數(shù)字信號源和脈沖信號發(fā)生器，數(shù)字信號源和脈沖信號發(fā)生器的信號輸出端經(jīng)切換 器連接于微控探針臺，切換器的控制端與主控計算機相連，切換器采用具有雙聯(lián)繼電器的 切換器進行信號切換，實現(xiàn)了對RRAM單元測試過程中兩種信號源的瞬時切換，更方便、更 精確的實現(xiàn)對RRAM單元的電學(xué)和存儲性能的測試。


圖1是本發(fā)明RRAM單元測試系統(tǒng)切換器的電路原理圖；
圖2是本發(fā)明RRAM單元測試系統(tǒng)的原理圖。
具體實施方式

實施例一 本實施例為RRAM單元測試系統(tǒng)切換器的實施例，如圖1所示，包括控制回路和動 作電路，并具有雙聯(lián)繼電器J; 控制回路的控制信號端口通過電阻R1連接于光電耦合器T1發(fā)光二極管的輸入 端，該發(fā)光二極管的輸出端接地，光電耦合器Tl控制端的光敏三極管的發(fā)射極接地，該光 敏三極管的集電極通過電阻R2連接于+5V正向電壓，該光敏三極管的集電極還連接至三極 管T2的基極，三極管T2的集電極通過雙聯(lián)繼電器J的線圈連接至上述+5V正向電壓，三極 管T2的發(fā)射極接地，由二極管Dl和由電容CI分別與雙聯(lián)繼電器J的線圈并聯(lián)。
控制回路中還設(shè)有雙聯(lián)繼電器J工作狀況的指示燈LED1和LED2， LED1和LED2分 別為紅色和綠色的發(fā)光二極管，發(fā)光二極管LED1的輸入端連接至光電耦合器Tl發(fā)光二極 管的輸入端，發(fā)光二極管LED1的輸出端接地；發(fā)光二極管LED2與電阻R3串聯(lián)后連接于上 述+5V正向電壓和三極管T2的集電極之間?？刂苹芈返目刂菩盘柖丝谶B接于主控計算機 的打印機接口 DB25。 動作電路包括兩個不同信號源的信號輸入接口 C0NN和BNC1以及兩個信號輸出接 口 BNC2和BNC3，信號輸入接口 C0NN和BNC1的高信號端分別連接至雙聯(lián)繼電器J的雙擲觸 頭^的下觸頭J13和上觸頭J12，信號輸入接口 CONN和BNC1的低信號端分別連接至雙聯(lián)繼 電器J的雙擲觸頭J2的下觸頭J23和上觸頭J22，雙聯(lián)繼電器J的雙擲觸頭衛(wèi)和J2的輸出 端Jn和J21分別連接至信號輸出接口 BNC2和BNC3。 控制程序采用Winio軟件，打印機卡的地址為378H，其中數(shù)據(jù)口 0378H，狀態(tài)口 0379H，控制口 037AH。 當(dāng)計算機輸出高電位時，打印口設(shè)置為l，表示打印機口與外電路接通，紅色LEDl 亮，T1接通，三極管T2中基極電流下降，處于截止?fàn)顟B(tài)，此時雙聯(lián)繼電器上無電流，12與
Ju、 J22與J21導(dǎo)通，脈沖信號發(fā)生器的高低信號線接通，整個電路是脈沖信號發(fā)生器對探針 臺上的樣品施加脈沖信號。 當(dāng)計算機輸出低電位時，打印口設(shè)置為0，表示打印機口與外電路未接通，紅色 LED1不亮，Tl不接通，三極管T2中基極電流升高，處于導(dǎo)通狀態(tài)，綠色LED2亮，此時雙聯(lián)繼 電器上有電流，J13和Jn、 J23和J21接通，數(shù)字信號源表的高低信號線接通，整個電路是數(shù)字
6信號源表對探針臺上的樣品施加直流信號。 本實施例中采用雙聯(lián)繼電器實現(xiàn)不同信號通路的選擇，當(dāng)然也可以采用其它方
式，例如利用兩個繼電器相互關(guān)聯(lián)設(shè)置，實現(xiàn)不通信號通路的選擇。 實施例二 本實施例為RRAM單元測試系統(tǒng)的實施例，如圖2所示，包括主控計算機和切換器， 主控計算機通過GPIB卡及控制總線連接有數(shù)字信號源和脈沖信號發(fā)生器的監(jiān)控端接口， 數(shù)字信號源和脈沖信號發(fā)生器的信號輸出端經(jīng)切換器連接于微控探針臺，切換器的控制端 通過打印機并口控制電纜與主控計算機相連；本實施例中采用的切換器為實施例一所述的 切換器。 主控計算機通過打印機并口控制電纜實現(xiàn)微控探針臺在脈沖信號發(fā)生器和數(shù)字 信號源之間的切換，通過GPIB卡實現(xiàn)對脈沖發(fā)生器和阻抗測試設(shè)備的控制以及數(shù)據(jù)的采 集和傳遞，以供主控計算機即時地顯示所采集到的數(shù)據(jù)和相關(guān)曲線，及對所采集到的數(shù)據(jù) 保存。
權(quán)利要求
一種RRAM單元測試系統(tǒng)切換器，其特征在于，包括控制電路、動作電路和切換電路；控制電路包括控制信號輸入端口和可控開關(guān)管，可控開關(guān)管的控制端與控制信號輸入端口相連接，可控開關(guān)管的輸出端與動作電路相連接；動作電路中設(shè)置有中間繼電器，該繼電器具有兩個雙擲觸頭，該繼電器的線圈與可控開關(guān)的輸出端相連接；切換電路包括兩個不同信號源的信號輸入接口和兩個信號輸出接口，信號輸入接口和信號輸出接口通過中間繼電器的兩個雙擲觸頭連接，其中一個雙擲觸頭的兩個切換觸點對應(yīng)連接兩個信號源的高信號輸入，該觸頭的共用觸點與其中一個信號輸出接口連接；另一個雙擲觸頭的兩個切換觸點對應(yīng)連接兩個信號源的低信號輸入，該觸頭的共用觸點與另一個信號輸出接口連接，以實現(xiàn)同一時刻僅有一路信號源的高低信號經(jīng)兩個雙擲觸頭由兩個信號輸出接口輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的RRAM單元測試系統(tǒng)切換器，其特征在于，所述的可控開關(guān)管為 光電耦合器，中間繼電器的線圈與光電耦合器輸出端之間設(shè)置有一個三極管，其中三極管 的基極與光電耦合器光敏三極管的集電極連接，三極管的集電極與中間繼電器的線圈一端 相連，三極管的發(fā)射極接地，中間繼電器的另一端連接有一個正向電壓，正向電壓和三極管 基極之間還設(shè)置有電阻。
3. 如權(quán)利要求2所述的RRAM單元測試系統(tǒng)切換器，其特征在于，中間繼電器的線圈上 并聯(lián)有包括一個二極管的續(xù)流支路。
4. 如權(quán)利要求1或2或3所述的RRAM單元測試系統(tǒng)切換器，其特征在于，中間繼電器 的線圈上并聯(lián)有至少由一個電容構(gòu)成的電容支路。
5. 如權(quán)利要求4所述的RRAM單元測試系統(tǒng)切換器，其特征在于，切換器上設(shè)置有中間 繼電器工作狀況指示燈。
6. —種RRAM單元測試系統(tǒng)，包括主控計算機和微控探針臺，主控計算機通經(jīng)數(shù)字信號 源或脈沖信號發(fā)生器與微控探針臺相連，其特征在于，該系統(tǒng)還具有切換器，數(shù)字信號源和 脈沖信號發(fā)生器的信號輸出端經(jīng)切換器連接于微控探針臺，切換器的控制端與主控計算機 相連；所述切換器包括控制電路、動作電路和切換電路；控制電路包括控制信號輸入端口和可控開關(guān)管，可控開關(guān)管的控制端與控制信號輸入 端口相連接，可控開關(guān)管的輸出端與動作電路相連接；動作電路中設(shè)置有中間繼電器，該繼電器具有兩個雙擲觸頭，該繼電器的線圈與可控 開關(guān)的輸出端相連接；切換電路包括兩個不同信號源的信號輸入接口和兩個信號輸出接口，信號輸入接口和 信號輸出接口通過中間繼電器的兩個雙擲觸頭連接，其中一個雙擲觸頭的兩個切換觸點對 應(yīng)連接兩個信號源的高信號輸入，該觸頭的共用觸點與其中一個信號輸出接口連接；另一 個雙擲觸頭的兩個切換觸點對應(yīng)連接兩個信號源的低信號輸入，該觸頭的共用觸點與另一 個信號輸出接口連接，以實現(xiàn)同一時刻僅有一路信號源的高低信號經(jīng)兩個雙擲觸頭由兩個 信號輸出接口輸出。
7. 如權(quán)利要求6所述的RRAM單元測試系統(tǒng)，其特征在于，所述的可控開關(guān)管為光電耦 合器，中間繼電器的線圈與光電耦合器輸出端之間設(shè)置有一個三極管，其中三極管的基極與光電耦合器光敏三極管的集電極連接，三極管的集電極與中間繼電器的線圈一端相連， 三極管的發(fā)射極接地，中間繼電器的另一端連接有一個正向電壓，正向電壓和三極管基極 之間還設(shè)置有電阻。
8. 如權(quán)利要求7所述的RRAM單元測試系統(tǒng)，其特征在于，中間繼電器的線圈上并聯(lián)有 包括一個二極管的續(xù)流支路，還并聯(lián)有至少由一個電容構(gòu)成的電容支路。
9. 如權(quán)利要求8所述的RRAM單元測試系統(tǒng)，其特征在于，切換器上設(shè)置有中間繼電器 工作狀況指示燈。
10. 如權(quán)利要求6、7、8或9所述的RRAM單元測試系統(tǒng)，其特征在于，主控計算機與數(shù)字 信號源和脈沖信號發(fā)生器之間的控制總線上設(shè)置有GPIB(通用接口總線)卡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種RRAM單元測試系統(tǒng)切換器及一種RRAM單元測試系統(tǒng)，該切換器主要由雙聯(lián)繼電器構(gòu)成，雙聯(lián)繼電器的線圈通過光電耦合器與控制信號端口連接，由其帶動相應(yīng)的兩個雙擲開關(guān)實現(xiàn)信號同路的選擇，該切換器與兩種不同的信號源及主控計算機等構(gòu)成了RRAM單元測試系統(tǒng)，實現(xiàn)了對RRAM單元測試過程中兩種信號源的瞬時切換，更方便、更精確地實現(xiàn)對RRAM單元的電學(xué)和存儲性能的測試。
文檔編號G11C29/56GK101770816SQ20091031203
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者孫獻文, 張偉風(fēng), 張奇惠, 張婷, 王培 , 陳紅舉, 高偉, 黃宗胤 申請人:河南大學(xué)