利用大功率數(shù)字源表構(gòu)建多源測量單元（SMU）系統(tǒng)-連載一

簡介

利用高壓、大電流源測量單元(SMU)來設(shè)計和構(gòu)建功率半導體器件直流特性分析測試系統(tǒng)包括以下幾個步驟:

• 選擇滿足測試要求的設(shè)備

• 選擇連接待測器件(DUT)與儀器的電纜和夾具

• 檢查系統(tǒng)安全和儀器保護

• 優(yōu)化儀器建立，確保測量完整性

• 控制儀器硬件

功率半導體器件的設(shè)計確保：在開啟（ON）狀態(tài)下，它能夠為負載提供大量功率，而自身卻消耗最小的電源功率（高效率）；在關(guān)閉（OFF）狀態(tài)下，它向負載提供的功率幾乎為零，同時自身也消耗最小的電源功率（高效率）(待機電流非常小)。因此，功率半導體器件的特性分析或直流參數(shù)測試可以分為兩種：開啟狀態(tài)特性分析和關(guān)閉狀態(tài)特性分析。本應用筆記對這兩種測試應用進行說明，并給出利用多種吉時利數(shù)字源表源測量單元(SMU)儀器構(gòu)建測試系統(tǒng)的實例。

選擇滿足測試要求的設(shè)備

功率器件測試通常只需要在一、兩個端口接入大功率儀器。例如，高壓N-溝道MOSFET關(guān)閉狀態(tài)特性分析需要在漏極提供高壓電源；所有其他端口只需保持電壓較低的電源驅(qū)動。相反，當對其開啟狀態(tài)性能進行特性分析時，則需要在源極施加大電流，因此，只要求這兩個端口保持額定的最大功率。測試研究人員如果從較低功率器件測試轉(zhuǎn)向較高功率器件測試，可以在門極和基底端口重用某些現(xiàn)有的測試設(shè)備。如果多個器件能夠共用同一測試儀器，那么用戶就可以實現(xiàn)投資回報的最大化。

為了選擇適當?shù)臏y試設(shè)備，必須弄清源和測量所需電流的最小值和最大值。如果可能的話，就選擇最小值和最大值能夠擴展的設(shè)備，這樣，可以適應新器件測試發(fā)展的需求。

吉時利2600A系列源測量單元（SMU）是利用不斷演進的測試系統(tǒng)進行設(shè)計的。TSP-Link®內(nèi)部設(shè)備通信總線支持創(chuàng)建“無主機”系統(tǒng)，同時在多個源測量單元（SMU）通道實現(xiàn)亞微秒同步。

2600A系列產(chǎn)品的最強大特性之一是利用它能夠構(gòu)建滿足各種應用測試需求的系統(tǒng)，同時保持無縫的系統(tǒng)性能。2600A系列源測量單元（SMU）包括8個型號，它們具有多種功能和能力:

• 當脈沖功率2000W時，電流量程為50A(利用兩個SMU并聯(lián)，可以實現(xiàn)100A)

• 在功率60W時高達3kV的電壓源，功率180W時高達1500V的電壓源

• 亞皮安測量能力

• 對較低功率SMU，提供1A或3A直流源。非常適合對具有較大基極電流的大功率晶體管進行測試。

在現(xiàn)有的商用測試主機中，這種能力通常是難得一見的，以前往往需要配置定制或半定制自動測試設(shè)備才能完成。此外，利用獨立儀器還允許測試工程師根據(jù)測試需求的新發(fā)展來添加新的能力。獨立的大功率源測量單元（SMU）可以擴展半導體參數(shù)分析儀的電流和電壓能力，從而擴展可測器件的范圍。