MOSFET即金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管,是電路設(shè)計中常用的功率開關(guān)器件,為壓控器件;其特點是用柵極電壓來控制漏極電流,具備驅(qū)動電路簡單,驅(qū)動功率小,開關(guān)速度快,工作頻率高、熱穩(wěn)定性高于GTR等優(yōu)點。按導(dǎo)電溝道功率MOSFET可分為P溝道和N溝道。按柵極電壓幅值可分為;耗盡型;當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道,增強型;對于N(P)溝道器件,柵極電壓大于(小于)零時才存在導(dǎo)電溝道,功率MOSFET主要是N溝道增強型。
MOSFET的主要特性
通常,Power MOSFET器件參數(shù)分為靜態(tài)、動態(tài)、開關(guān)特性,其中靜態(tài)特性主要是表征器件本征特性指標。即當器件的工藝結(jié)構(gòu)或材料發(fā)生變化時,都需要進行直流I-V特性的測試。MOSFET的靜態(tài)特性主要指輸出特性和轉(zhuǎn)移特性,與靜態(tài)特性對應(yīng)的主要參數(shù)有漏極擊穿電壓、漏極額定電壓、漏極額定電流和柵極開啟電壓等。本文將介紹如何通過ITECH最新圖形化源測量單元IT2800實現(xiàn)MOSFET的靜態(tài)I-V特性和參數(shù)測試。
1、MOSFET轉(zhuǎn)移特性測試(ID=f(VGS))
轉(zhuǎn)移特性是驗證的是柵極電壓VGS對ID的控制作用,其表征了器件的放大能力。對于恒定的VDS,VGS越大,則溝道中可移動的電子越多,溝道電阻越小,相應(yīng)的ID就越大。當然這個VGS達到一定值的時候,電壓再大,ID也不會再有太大的變化了。以某品牌MOSFET參數(shù)為例,其轉(zhuǎn)移特性曲線如下圖所示:
測試方法:如上圖,在漏極D和源極S之間連接SMU1-IT2805(200V/1.5A/20W),施加特定的VDS值。接著通過SMU2-IT2805掃描VGS,并同步量測ID,隨著VGS的增大,ID也會增大,最終繪制出曲線。
測試優(yōu)勢:IT2800系列源表提供多種掃描模式:直流或脈沖,線性或?qū)?shù),單向或雙向。對于敏感型的功率器件,測試人員可選擇脈沖掃描方式,以減少通過持續(xù)的直流而導(dǎo)致器件溫度升高,特性發(fā)生變化等問題。另一方面為確保當VGS變化時,同步量測到穩(wěn)定的ID參數(shù),兩臺SMU之間采用光纖的通訊方式,極大縮減了同步誤差,可低于30ns。
2、MOSFET輸出特性測試(ID=f(VDS))
MOS管的輸出特性可以分為三個區(qū):截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)。當MOSFET工作在開關(guān)狀態(tài)時,隨著VGS的通/斷,MOSFET在截止區(qū)和可變電阻區(qū)來回切換。當MOSFET工作于恒流區(qū)時,可以通過控制VGS的電壓來控制電流ID。
測試方法:同樣的接線方式,在漏極D和源極S之間連接SMU1- IT2805(200V/1.5A/20W),提供掃描電壓VDS。在柵極G和源極S之間連接SMU2-IT2805,提供掃描電壓VGS。測試過程中,漏源極電壓VDS設(shè)定從0V開始掃描至終止電壓。當VDS掃描結(jié)束后,柵極電壓VGS步進到下一個數(shù)值,VDS再次進行掃描。
測試優(yōu)勢:您也可以選配ITECH的SPS5000軟件,實現(xiàn)自動化的半導(dǎo)體靜態(tài)特性測試。SPS5000軟件內(nèi)建CMOS的半導(dǎo)體模型及豐富的靜態(tài)指標測試項目,您只需要進行簡單的參數(shù)配置即可快速完成測試。當測試完成后,上位機軟件可以對多次測試進行綜合的分析,顯示table數(shù)據(jù)或曲線,幫助工程師提升測試效率。
IT2800系列圖形化高精密源測量單元,集合了6種設(shè)備功能于一體,包括四象限電壓源,電流源,6.5位數(shù)字萬用表,脈沖發(fā)生器,電子負載及電池模擬器等功能。采用5英寸的觸摸顯示屏設(shè)計,極大縮減了工程師的操作配置時間,量測分辨率最高可達100nV /10fA。得益于大屏的設(shè)計,IT2800系列提供三種圖形化顯示模式:Graph view/Scope view/Record view。