RRAM单元测试系统切换器及RRAM单元测试系统

技术领域

本发明涉及一种RRAM单元测试系统切换器及一种RRAM单元测试系统。

背景技术

便携式可移动存储技术的迅速发展对非挥发存储器件的高密度、高速度、低功耗等特性提出了更高的要求。阻变式存储器(Resistive random access memory，RRAM单元)是以材料的电阻在外加电场作用下可在高组态和低阻态之间实现可逆转换为基础的一类前瞻性下一代非挥发存储器，其具有低操作电压、低功耗、高写入速度、耐擦写、非破坏性读取、保持时间长、结构简单、与传统CMOS工艺相兼容等优点。然而，探测脉冲激励前后功能层薄膜微观区域的电势分布变化、寻找器件结构内部不同载流子的输运机制仍是当前研究工作亟待解决的难点。电阻转变部位的确认、电阻转变过程中元素的变化以及电阻转变的动力学问题仍然处于探索阶段，这些表明：RRAM单元的存储机理研究是当前研究工作所面临的最紧要问题，电致电阻开关的物理机制不清楚已经成为制约RRAM单元存储实用化的主要障碍，不利于新材料、高性能的器件的进一步研究和开发。因此这些性能的研究有助于表征技术的发展和大量实验数据的验证，而电学性能的研究又有助于其物理特性的理解，同时也是阻变存储器商业化的关键参数，正因为如此使得其电学的表征变得艰巨而重要。虽然近几年有大量的阻变存储的技术的文章和专利涌现，但是有关存储器表征技术却少而又少。实际阻变存储器的表征手段不仅涉及到数据的真实性、可靠性，同时也是阻变存储器能否快速发展的瓶颈。

RRAM单元结构是下电极/功能材料/上电极，其中功能层材料是钙钛矿结构氧化物、二元过渡金属氧化物、部分高分子材料等。而RRAM单元的测试是通过在电极上施加不同的脉冲信号实现信息的写入、擦除和读出操作。RRAM单元测试主要包括电流-电压关系测试、电压-电流关系测试、电阻写脉冲信号高度关系测试、电阻写脉冲信号宽度关系测试、电阻-擦脉冲信号高度关系测试、电阻-擦脉冲信号高度关系测试、不同阻态-写擦次数关系等测试。

而现有的RRAM单元测试设备均无法实现两种测试仪器(数字信号源表和脉冲信号发生器)的瞬时切换，常采用的方法是先测试直流I-V信号，然后将原线路中部分电路拆除，最后实现连接脉冲信号的测试手段。这样的测试不仅繁琐而且由于连接电路的不断变化带来不必要的系统误差，因为每一次的线路不能保证完全相同的连接点，严重影响器件电学性能的连续性和可靠性，从而限制了对RRAM单元的测试。最重要的是直流和交流信号只有在较短暂的切换时段下才能基本保证测试结果的一致性，这些都给自动化的测试带来了挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种RRAM单元测试系统切换器，以实现两种信号源的瞬时切换。

本发明的目的还在于提供一种RRAM单元测试系统，以更方便、更精确地实现对RRAM单元的电学和存储性能的测试。

为实现上述目的，采用的技术方案是：一种RRAM单元测试系统切换器，包括控制回路和动作电路，并具有双联继电器；

控制回路包括控制信号端口、光电耦合器和双联继电器线圈，光电耦合器的发光部分和控制部分分别与控制信号端口和双联继电器线圈相连，以实现双联继电器线圈的通断；

动作电路包括两个不同信号源的信号输入接口和两个信号输出接口，信号输入接口和信号输出接口通过所述的两个双掷触头连接，其中一个双掷触头的两个输入端对应连接两个信号源的高信号输入，该触头的输出端与其中一个信号输出接口连接；另一个双掷触头的两个输入端对应连接两个信号源的低信号输入，该触头的输出端与另一个信号输出接口连接，以实现双联继电器工作或断开时仅有一路信号源的高低信号经两个双掷触头由两个信号输出接口输出。

光电耦合器控制部分为光敏三极管，光敏三极管的集电极通过电阻连接于一个正向电压，光敏三极管的集电极还连接于一个可控开关管的控制端，光敏三极管的发射极接地；双联继电器的线圈连接于所述正向电压和可控开关管的输入端，可控开关管的输出端接地。

双联继电器线圈上并联有电容支路和二极管支路，所述两个支路一端接地。

在控制回路上设置有双联继电器线圈工作状况指示灯。

一种RRAM单元测试系统，包括主控计算机和切换器，主控计算机通过控制总线连接有数字信号源和脉冲信号发生器，数字信号源和脉冲信号发生器的信号输出端经切换器连接于微控探针台，切换器的控制端与主控计算机相连；

所述的切换器包括控制回路和动作电路，并具有双联继电器；

控制回路包括控制信号端口、光电耦合器和双联继电器线圈，光电耦合器的发光部分和控制部分分别与控制信号端口和双联继电器线圈相连，以实现双联继电器线圈的通断；

动作电路包括两个不同信号源的信号输入接口和两个信号输出接口，信号输入接口和信号输出接口通过所述的两个双掷触头连接，该继电器的线圈连接于两个双掷触头，其中一个双掷触头的两个输入端对应连接两个信号源的高信号输入，该触头的输出端与其中一个信号输出接口连接；另一个双掷触头的两个输入端对应连接两个信号源的低信号输入，该触头的输出端与另一个信号输出接口连接，以实现双联继电器工作或断开时仅有一路信号源的高低信号经两个双掷触头由两个信号输出接口输出。

作为优化，光电耦合器控制部分为光敏三极管，光敏三极管的集电极通过电阻连接于一个正向电压，光敏三极管的集电极还连接于一个可控开关管的控制端，光敏三极管的发射极接地；双联继电器的线圈连接于所述正向电压和可控开关管的输入端，可控开关管的输出端接地；双联继电器线圈上并联有电容支路和二极管支路，所述两个支路一端接地；主控计算机与数字信号源和脉冲信号发生器之间的控制总线上设置有GPIB(General-PurposeInterface Bus，通用接口总线)卡。

本发明RRAM单元测试系统切换器中采用双联继电器作做为切换开关，结构简单，通过双联继电器的动作就可以实现不通信号通路的选择。

本发明RRAM单元测试系统包括主控计算机和切换器，主控计算机通过控制总线连接有数字信号源和脉冲信号发生器，数字信号源和脉冲信号发生器的信号输出端经切换器连接于微控探针台，切换器的控制端与主控计算机相连，切换器采用具有双联继电器的切换器进行信号切换，实现了对RRAM单元测试过程中两种信号源的瞬时切换，更方便、更精确的实现对RRAM单元的电学和存储性能的测试。

附图说明

图1是本发明RRAM单元测试系统切换器的电路原理图；

图2是本发明RRAM单元测试系统的原理图。