高壓放大器簡化MOSFET漏電測(cè)試

這篇博文解釋了如何使用通用設(shè)備（源測(cè)量單元（SMU））實(shí)施泄漏測(cè)試，并介紹了基于高壓放大器組件的簡化電路，該電路可強(qiáng)制電壓和測(cè)量電流。在本博客中，您將了解如何將這兩種方法應(yīng)用于MOSFET泄漏測(cè)試。

MOSFET是開關(guān)和汽車應(yīng)用中非常常見的元件，支持低壓或高壓擺幅，并具有寬范圍的電流驅(qū)動(dòng)。高功率應(yīng)用的數(shù)量正在增加，從而產(chǎn)生了對(duì)功率MOSFET的額外需求。為了生產(chǎn)數(shù)量不斷增加的功率MOSFET，需要更多的制造測(cè)試能力。除了成熟的半導(dǎo)體ATE供應(yīng)商之外，許多公司正在開發(fā)產(chǎn)品以滿足功率MOSFET測(cè)試需求。

在功率MOSFET生產(chǎn)線上，每個(gè)器件都經(jīng)過測(cè)試，以確保其符合數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)格。漏電是一個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)，在高壓設(shè)備中測(cè)試可能具有挑戰(zhàn)性。

讓我們以英飛凌功率MOSFET IPA100N08N3為例。圖 1 顯示了 IPA100N08N3 數(shù)據(jù)手冊(cè)中的電氣特性。

圖1

柵極漏電流通常通過強(qiáng)制電壓并測(cè)量產(chǎn)生的電流來確定。泄漏電流可能因氧化物的質(zhì)量或材料的物理性質(zhì)而異。

對(duì)于 IPA100N08N3，當(dāng) VGS 且 VDS=0V 時(shí)，IGSS最大值應(yīng)低于 100nA。這個(gè)我GSS泄漏測(cè)試確定哪些是要運(yùn)送給客戶的好零件，哪些是要丟棄的壞零件。

一般來說，MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器電壓范圍為+-20V，GaN可能更低。圖2顯示了測(cè)試柵極漏電流值的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖2

首先介紹了源和測(cè)量單元（SMU）方法，然后介紹了簡化的力電壓，測(cè)量電流電路。

中山大學(xué)

SMU是一種具有測(cè)量功能的四象限拉漏操作設(shè)備，采用FVMI（力電壓，測(cè)量電流）和FIMV（力電流，測(cè)量電壓）模式。它可以提供指定的電壓并測(cè)量電流。它還可以提供指定的電流，然后測(cè)量通過DUT的電壓。

SMU可以實(shí)現(xiàn)非常低的電流范圍（nA，pA），分辨率為fA，甚至aA。因此，毫無疑問，SMU可以精確測(cè)量MOSFET漏電流。圖 3 以泰克 SMU2450 的規(guī)格為例。

圖3

圖4顯示了測(cè)試漏電流的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。請(qǐng)注意，實(shí)施MOSFET泄漏測(cè)試需要三個(gè)SMU通道。

圖4

FVMI模式：通常從DAC設(shè)置輸出電壓，按功率級(jí)放大，測(cè)量通過所選檢測(cè)電阻的電流，提供DUT中施加到輸出電壓點(diǎn)的電壓反饋，使DUT電壓等于設(shè)定電壓。

FIMV 模式：設(shè)置通常來自DAC的輸出電流，通過功率級(jí)放大，測(cè)量通過所選檢測(cè)電阻的電流，將檢測(cè)電阻的電壓反饋到輸出電流設(shè)定點(diǎn)，以確保流過DUT的電流等于設(shè)定電流。

圖5所示為典型的模擬環(huán)路控制SMU框圖。

圖5

表1中列出了一些推薦的部件：

還有數(shù)字環(huán)路控制SMU，它需要比模擬環(huán)路控制SMU具有更高精度和速度的ADC。數(shù)字環(huán)路控制SMU示例如圖6所示。

圖6

本指南的系統(tǒng)框圖如下：

簡化的力電壓，測(cè)量電流電路

圖7是測(cè)試漏電流的基本模塊。

圖7

電壓源V1設(shè)置放大器（ADHV4702-1）同相輸入節(jié)點(diǎn)的電壓，通過簡單的運(yùn)算放大器理論，反相輸入將匹配它（V=V）。如果放大器偏置電流與MOSFET漏電流相比足夠低，并且放大器的共模電壓大于施加到MOSFET的電壓加上檢測(cè)電阻R的電壓，則MOSFET柵極的漏電流將通過電阻R1。+-

我GSS=（Vout-V1）/R

圖 8 和圖 9 是使用 ADHV4702-1 的 LTSpice 仿真圖。建議使用 10MOhm 的檢測(cè)電阻來測(cè)量 10nA 的漏電流。檢測(cè)電阻上的電壓從100.00801mv到99.981308mv不等，這表明ADHV4702-1在-10V至2V的直流電壓掃描下具有低偏置電流（+-25pA電平在20°C時(shí)）可以輕松測(cè)量20nA。

圖9

圖10和圖11顯示了基于高壓放大器元件的漏電流測(cè)試的推薦信號(hào)鏈和電路板實(shí)現(xiàn)方案。

圖10

綜上所述，我們討論了兩種測(cè)試漏電流的方法，使用標(biāo)準(zhǔn)SMU和簡化的力電壓，測(cè)量電流電路。SMU的功能非常強(qiáng)大，該設(shè)備可用于多種測(cè)試，但解決方案非常復(fù)雜且成本高。使用高壓放大器元件的簡化電路是實(shí)現(xiàn)所需結(jié)果的簡單方法，但功能有限且成本低。

審核編輯：郭婷