Một trong những cách tốt nhất để đảm bảo MOSFET hoạt động bình thường và đáp ứng các thông số kỹ thuật là xác định các đặc điểm bằng cách vẽ đường cong IV. Có một số đặc điểm đầu ra yêu cầu thử nghiệm I-V; bạn có thể tính toán cổng rò rỉ, điện áp đánh thủng, điện áp ngưỡng, đặc tính truyền tải và dòng điện suy hao bằng cách chỉ cần theo dõi các đặc tính I-V và xác minh thiết bị đang hoạt động như bình thường.
Thiết bị đo nguồn (SMU) của Keithley là dụng cụ cốt lõi cho các thử nghiệm mô tả đặc tính MOSFET I-V. Khả năng tạo nguồn điện áp trong khi đo dòng điện hoặc dòng điện nguồn trong khi đo điện áp có thể được kết hợp với cả hoạt động quét và DC để thực hiện các phép đo như điện áp chuyển tiếp ( VF), rò rỉ ngược và điện áp đánh thủng ngược (VB) mà không thay đổi kết nối tới thiết bị đang được kiểm tra (DUT) (Hình 1).
Bằng cách sử dụng các tính năng tích hợp, nhiều SMU có thể được đồng bộ hóa để thực hiện các phép đo tham số như điện áp ngưỡng, beta và độ dẫn điện.
Đo đường cong I-V của MOSFET bằng Thiết bị đo nguồn Keithley
Có thể thu được một họ đường cong MOSFET chỉ bằng hai thiết bị SMU (Hình 2). Đối với mỗi dòng điện cơ sở từ quét VCE và đo IC SMU1, SMU2.
Đặc tính xung I-V là một cách phổ biến khác để đo đường cong IV, trong đó điện áp và dòng điện được áp dụng trong thời gian rất ngắn và ở chu kỳ hoạt động giới hạn. Phép đo xung IV có thể giảm thời gian thử nghiệm và cho phép mô tả đặc tính MOSFET mà không vượt quá khu vực vận hành an toàn hoặc khiến thiết bị tự làm nóng và các thông số thay đổi.
Hai kênh I-V xung thường được sử dụng để đo các đường cong MOSFET I-V này với một kênh được kết nối với cổng và kênh kia với cống. Phần nối đất của mỗi kênh được kết nối với chân nguồn MOSFET.
Để xây dựng các đường cong của bóng bán dẫn, kênh cổng trước tiên cấp điện áp vào cổng, sau đó kênh cống quét VDS qua một phạm vi giá trị, đo dòng điện tạo ra tại mỗi điểm. Tiếp theo, kênh cổng áp dụng một điện áp khác cho cổng và quá trình lặp lại, xây dựng đường cong MOSFET IV tiếp theo trong bộ.
Các thiết bị SMU của Keithley đơn giản hóa quy trình này bằng các bước quét xung và DC tích hợp, bao gồm quét cầu thang tuyến tính, quét cầu thang logarit và quét tùy chỉnh (Hình 3). Quét kết hợp với các cải tiến thông lượng khác như kiểm tra giới hạn tích hợp, I/O kỹ thuật số và giao diện xử lý thành phần là lý tưởng cho môi trường sản xuất không ngừng nghỉ, tốc độ cao. Tất cả các cấu hình quét có thể được lập trình cho hoạt động đơn lẻ hoặc hoạt động liên tục.
Thiết bị Tektronix Keithley và giải pháp phần mềm dành cho mô tả đặc tính MOSFET I-V
Hình 4 minh họa các giải pháp phần cứng và phần mềm khác nhau để mô tả đặc tính MOSFET I-V. Trong ví dụ đầu tiên, Series 2400 SourceMeter được kết nối với PC. Trong ví dụ thứ hai, Series 2600B SourceMeter được kết nối với công nghệ TSP-Link, công nghệ này tích hợp liền mạch nhiều SMU vào một hệ thống duy nhất có thể được lập trình và điều khiển dưới dạng một thiết bị duy nhất thông qua SMU 2600B chính hoặc PC.
Phần mềm mô tả đặc tính Kickstart I-V cho phép thiết lập và phân tích thử nghiệm nhanh chóng, thực hiện thử nghiệm dòng điện so với điện áp (I-V) trên nhiều loại vật liệu và thiết bị, đồng thời có thể điều khiển tối đa bốn thiết bị SMU trong mỗi thử nghiệm
Ví dụ thứ ba sử dụng Máy phân tích tham số Keithley 4200A-SCS. Hệ thống này bao gồm một PC nhúng, hệ điều hành Windows® và bộ lưu trữ dung lượng lớn. Đó là giải pháp mô tả đặc tính tín hiệu hoàn chỉnh cho FET và cấu trúc thử nghiệm. Giải pháp này hỗ trợ tới chín mô-đun SMU và cung cấp một loạt phần mềm dựa trên Windows rất trực quan, ngay cả người mới sử dụng cũng có thể sử dụng hệ thống một cách dễ dàng. Phần mềm trỏ và nhấp này cung cấp đầy đủ chức năng, bao gồm quản lý các kiểm tra, tạo báo cáo, tự động hóa trình tự kiểm tra và tạo thư viện người dùng. Model 4200-SCS là giải pháp trọn gói hoàn chỉnh kết hợp độ phân giải dưới femtoamp phụ với khả năng phân tích và vẽ đồ thị theo thời gian thực.
Các kỹ sư cũng có tùy chọn kết hợp bất kỳ SMU Keithley nào với phần mềm theo dõi đường cong I-V để thực hiện dò đường cong I-V và mô tả đặc tính của các thiết bị hai chân như điốt. Nếu bạn cần trợ giúp để tìm giải pháp phù hợp nhất với nhu cầu của mình, hãy liên hệ với các chuyên gia tại Tektronix.