應(yīng)用分享丨高精密數(shù)字源表在場效應(yīng)管測試中的應(yīng)用
2021-11-25
場效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應(yīng)管。主要有兩種類型:結(jié)型場效應(yīng)管(junction FET—JFET)和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(metal-oxide semiconductor FET,簡稱MOSFET)。由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,也稱為單極型晶體管。具有輸入電阻高、噪聲小、功耗低、動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點,現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。
場效應(yīng)管示意圖
FET屬于電壓控制電流大小的單極型半導(dǎo)體器件。在其輸入端基本不取電流或電流極小,在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中被應(yīng)用。憑借其低功耗、性能穩(wěn)定、抗輻射能力強等優(yōu)勢,在集成電路中已經(jīng)有逐漸取代三極管的趨勢。
為保證FET在使用過程中能夠正常工作,IV特性分析對衡量FET的性能好壞有著至關(guān)重要的作用。測試FET的IV特性有利于獲取有關(guān)器件的參數(shù),研究制造技術(shù)與工藝變化等因素的影響。
理想場效應(yīng)管基本特性曲線
一般需要測試的項目包括柵極漏電流、擊穿電壓、閾值電壓、傳輸/轉(zhuǎn)移特性、漏極電流、導(dǎo)通電阻等。通常涉及使用多種儀器,包括高精度電流表,多個電壓源和電壓表等。
恩智NGI 2600系列高精密數(shù)字源表(SMU)集5臺儀器(電壓源、電流源、IVR測量)功能于一體,具備超高精度源與測量、四象限工作、多臺同步觸發(fā)、線性/對數(shù)掃描等特點,可完美滿足FET的IV特性分析和生產(chǎn)測試場景。
場效應(yīng)管測試方框圖
FET是多數(shù)載流子器件,其載流能力通過施加的電壓的變化而變化。FET有三個主要端子:柵極、漏極和源極。施加到柵極的電壓(VG)控制從源極IS流到漏極ID的電流。
在上述場效應(yīng)管測試框圖中,SMU CH1的正極連接到FET的柵極,SMU CH2的正極連接到FET的漏極。如果需要從FET的所有三個端子進(jìn)行源和測量,F(xiàn)ET的源極連接到兩個SMU通道的負(fù)極或可使用第三臺SMU。
FET常見的IV特性曲線如漏極特性曲線( VS-ID),通過該測試在SMU CH1調(diào)節(jié)柵極電壓(VG),而SMU CH2掃描漏源電壓(VDS)并測量得到的漏極電流(ID)。一旦兩個SMU配置為同步觸發(fā),可以生成IV數(shù)據(jù)實時顯示在屏幕上,并可通過表格形式直接保存導(dǎo)出,對于每個SMU通道,電流、電壓和時間等數(shù)據(jù)也可分別保存。

N溝道結(jié)型場效應(yīng)管漏極輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移特性曲線
N2600系列能輸出超高精度的電壓源和電流源并提供測量功能,達(dá)6位半分辨率,最小分辨率為1μV、10pA、10μΩ;集成線性掃描、對數(shù)掃描模式,掃描方案通過設(shè)定函數(shù)關(guān)系及保護(hù)點后自動運行,兩種基本掃描波形可設(shè)置為單事件或連續(xù)工作,非常適用于FET測試的IV特性分析;采用同步觸發(fā)功能、七檔電流范圍設(shè)置,最大采樣速度可達(dá)100ksps,掃描速度可達(dá)1ms每點,能快速的建立掃描,縮短測試時間,提高測試數(shù)據(jù)的精確度。綜上所述,N2600系列高精密源表多種內(nèi)建功能使其成為場效應(yīng)管IV特性測試的理想選擇。

N2600 系列高精密數(shù)字源表(SMU)





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