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數字源表如何測試MOS管電性能

pss2019 ? 來源:pss2019 ? 作者:pss2019 ? 2022-12-09 15:01 ? 次閱讀
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MOSFET(金屬—氧化物半導體場效應晶體管)是 一種利用電場效應來控制其電流大小的常見半導體器件,可 以 廣 泛 應 用 在 模 擬 電 路 和 數 字 電 路 當 中 。 MOSFET可以由硅制作,也可以由石墨烯,碳納米管 等材料制作,是材料及器件研究的熱點。主要參數有 輸 入 / 輸 出 特 性 曲 線、閾 值 電 壓 VGS(th)、漏 電 流 IGSS、 IDSS,擊穿電壓VDSS、低頻互導gm、輸出電阻RDS等。

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受器件結構本身的影響,在實驗室科研工作者或者測試工程師常見會碰到以下測試難題:

(1)由于MOSFET是多端口器件,所以需要多個測 量模塊協同測試,而且MOSFET動態電流范圍大,測試時需要量程范圍廣,測量模塊的量程需要可以自動切換;

(2)柵氧的漏電與柵氧質量關系極大,漏電增加到 一定程度即可構成擊穿,導致器件失效,因此MOSFET 的漏電流越小越好,需要高精度的設備進行測試;

(3)隨著MOSFET特征尺寸越來越小,功率越來越 大,自加熱效應成為影響其可靠性的重要因素,而脈沖 測 試 可 以 減 少 自 加 熱 效 應 ,利 用 脈 沖 模 式 進 行 MOSFET的I-V測試可以準確評估、表征其特性;

(4)MOSFET的電容測試非常重要,且與其在高頻 應用有密切關系。不同頻率下C-V曲線不同,需要進行多頻率、多電壓下的C-V測試,表征MOSFET的電容特性。

使用S系列高精度數字源表、P系列高精度臺式脈沖源表對MOSFET常見參數進行測試。

輸入/輸出特性測試

MOSFET是用柵電壓控制源漏電流的器件,在某一固定漏源電壓下,可測得一條IDs~VGs關系曲線,對應一組階梯漏源電壓可測得一簇直流輸入特性曲線。 MOSFET在某一固定的柵源電壓下所得IDS~VDS 關系即為直流輸出特性,對應一組階梯柵源電壓可測得一簇輸出特性曲線。 根據應用場景的不同,MOSFET器件的功率規格也不一致。針對1A以下的MOSFET器件,推薦2臺S系列源表搭建測試方案,最大電壓300V,最大電流1A, 最小電流100pA,可以滿足小功率MOSFET測試的需求。

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針對最大電流為1A~10A的MOSFET功率器件,推 薦采用2臺P系列脈沖源表搭建測試方案,其最大電壓 300V,最大電流10A。

針對最大電流為10A~100A的MOSFET功率器件, 推薦采用P系列脈沖源表+HCP搭建測試方案,最大電流高達100A。

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閾值電壓VGS(th)

VGS(th)是指柵源電壓能使漏極開始有電流的VG S 值;測試儀表推薦S系列源表。

漏電流測試

IGSS(柵源漏電流)是指在特定的柵源電壓情況下 流過柵極的漏電流;IDSS(零柵壓漏極電流)是指在當 VGS=0時,在指定的VDS下的DS之間漏電流,測試時推 薦使用一臺S系列或P系列源表

耐壓測試

VDSS(漏源擊穿電壓):是指在VGS=0的條件下,增加漏源電壓過程中使ID開始劇增時的VDS值; 根據器件的規格不同,其耐壓指標也不一致,測試所需的儀表也不同,擊穿電壓在300V以下推薦使用S系列臺式源表或P系列脈沖源表,其最大電壓300V,擊穿電壓在300V以上的器件推薦使用E系列,最大電壓3500V。

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C-V測試

C-V測量常用于定期監控集成電路的制造工藝,通過測量MOS電容高頻和低頻時的C-V曲線,可以得到 柵氧化層厚度tox、氧化層電荷和界面態密度Dit、平帶電壓Vfb、硅襯底中的摻雜濃度等參數。 分別測試Ciss(輸入電容)、Coss(輸出 電容)以及Crss(反向傳輸電容)。

審核編輯:湯梓紅

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