專注于半導(dǎo)體電性能測試
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分立器件特性參數(shù)測試是對(duì)待測器件(DUT)施加 電壓或電流,然后測試其對(duì)激勵(lì)做出的響應(yīng),通常分立 器件特性參數(shù)測試需要幾臺(tái)儀器完成,如數(shù)字萬用表、 電壓源、電流源等。然而由數(shù)臺(tái)儀器組成的系統(tǒng)需要分 別進(jìn)行編程、同步、連接、測量和分析,過程既復(fù)雜又 耗時(shí),又占用過多測試臺(tái)的空間;而且使用單一功能的測試儀器和激勵(lì)源還存在復(fù)雜的相互間觸發(fā)操作,有 更大的不確定性及更慢的總線傳輸速度等缺點(diǎn)。 實(shí)施半導(dǎo)體分立器件特性參數(shù)分析的最佳工具之 一是數(shù)字源表(SMU)。數(shù)字源表可作為獨(dú)立的恒壓源 或恒流源、伏特計(jì)、安培計(jì)和歐姆表,還可用作精密電 子負(fù)載,其高性能架構(gòu)還允許將其用作脈沖發(fā)生器、 波形發(fā)生器和自動(dòng)電流-電壓(I-V)特性分析系統(tǒng),支持 四象限工作。
普賽斯“五合一”高精度數(shù)字源表
普賽斯“五合一”高精度數(shù)字源表(SMU)可為高 ??蒲泄ぷ髡?、器件測試工程師及功率模塊設(shè)計(jì)工程 師提供測量所需的工具。不論使用者對(duì)源表、電橋、曲 線跟蹤儀、半導(dǎo)體參數(shù)分析儀或示波器是否熟悉,都能 簡單而迅速地得到精確的結(jié)果。本應(yīng)用解決方案介紹 了半導(dǎo)體分立器件中最常見的測試和相關(guān)挑戰(zhàn),以及 普賽斯數(shù)字源表(SMU)怎樣簡化測量流程,幫助用戶 快速、精準(zhǔn)獲得測試數(shù)據(jù)或者電流電壓(I-V)、電容電 壓(C-V)特性曲線等。
普賽斯源表輕松實(shí)現(xiàn)二極管特性參數(shù)分析
二極管是一種使用半導(dǎo)體材料制作而成的單向?qū)?電性元器件,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)一般為單個(gè)PN結(jié)結(jié)構(gòu),只允許 電流從單一方向流過。發(fā)展至今,已陸續(xù)發(fā)展出整流二 極管、肖特基二極管、快恢復(fù)二極管、PIN二極管、光電 二極管等,具有安全可靠等特性,廣泛應(yīng)用于整流、穩(wěn) 壓、保護(hù)等電路中,是電子工程上用途最廣泛的電子元 器件之一。
IV特性是表征半導(dǎo)體二極管PN結(jié)制備性能的主 要參數(shù)之一,二極管IV特性主要指正向特性和反向特性:
正向特性:
當(dāng)在二極管兩端外加正向電壓時(shí),在正 向特性的起始部分,正向電壓很小,正向電流幾乎為 零,這一段稱為死區(qū)。這個(gè)不能使二極管導(dǎo)通的正向電 壓稱為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后,二極 管正向?qū)?,電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用 的電流范圍內(nèi),導(dǎo)通時(shí)二極管的端電壓幾乎維持不變, 這個(gè)電壓稱為二極管的正向電壓。
反向特性:
當(dāng)外加反向電壓時(shí),如果電壓不超過一 定范圍時(shí),反向電流很小,二極管處于截止?fàn)顟B(tài),這個(gè) 電流稱為反向飽和電流或漏電流。當(dāng)外加反向電壓超 過某一數(shù)值時(shí),反向電流會(huì)突然增大,這種現(xiàn)象稱為電 擊穿。引起電擊穿的臨界電壓稱為二極管反向擊穿電壓。
表征二極管性能好壞和適用范圍的技術(shù)指標(biāo)主要 包含正向壓降(VF)、反向漏電流(IR)和反向擊穿電壓 (VR)等參數(shù)。
正向壓降(VF)
在規(guī)定的正向電流下,二極管的正向壓降,是二極 管能夠?qū)ǖ恼蜃畹碗妷?。小電流硅二極管的正向 壓降在中等電流水平下,約0.6~0.8 V;鍺二極管約 0.2~0.3 V;大功率的硅二極管的正向壓降往往達(dá)到 1V。 測試時(shí),需要根據(jù)二極管工作電流的大小來選擇 不同的測試儀表:當(dāng)工作電流小于1A時(shí),使用S系列源 表進(jìn)行測量;電流在1~10A之間時(shí)推薦使用P系列脈沖 源表;電流在10~100A之間時(shí)推薦HCP系列大電流臺(tái) 式脈沖源;100A以上推薦HCPL100高電流脈沖電源。
反向擊穿電壓(VR)
二極管根據(jù)材料和結(jié)構(gòu)的不同,其擊穿電壓大小 也不同,低于300V推薦普賽斯S系列臺(tái)式源表,300V 以上推薦E系列高壓源測單元。
大電流測試時(shí),測試導(dǎo)線的電阻不可忽略,需要使用四線測量模式,可以消除引線電阻的影響,普賽斯所有源表均支持四線測量模式。
當(dāng)測量低電平電流(<1μA)時(shí),可以使用三軸同軸連接器和三同軸電纜。三同軸電纜由內(nèi)芯(主,對(duì)應(yīng)連 接器為中心觸點(diǎn))、保護(hù)層(對(duì)應(yīng)連接器為中間圓柱狀 觸點(diǎn))、外皮屏蔽層組成。在接入源表保護(hù)端的測試電 路中,由于三同軸的保護(hù)層與內(nèi)芯之間是等電位,不會(huì)有漏電流產(chǎn)生,能夠提高低電流測試精度。
C-V特性測試
二極管參數(shù)表征除了I-V測試,也需要進(jìn)行C-V測 試,C-V測量方法可以得到關(guān)于二極管摻雜濃度、缺陷 之類的特性;二極管C-V測試方案由S系列源表、LCR、 測試夾具盒以及上位機(jī)軟件組成。
【測試操作指導(dǎo)】
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