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在测试系统问题中，被误解最多的就是接地。这里，“接地”定义为到接地端的连接。不过，许多人往往使用“接地”一词表示测试电路中源测量单元（SMU）的基准点。在本应用笔记中，这个基准点被称作“电路公共端”。   接地   为了安全，大部分系统都有一个接地点，以确保仪器或测试系统内的任何故障都不会使用户置身于触电危险之中。出于类似的原因，在高压系统中，导电测试夹具及其相关附件也必须与接地端连接。   电路公共端   为了获得精确的电源值和测量，确定电路公共端非常重要。当将多个电源与待测器件连接时，重要的是这些电源以同一点为基准，这样，待测器件的每个接线端才会获得期望的电压。具体实例参见图1。   图 1 当使用独立仪器时，输出必须具有相同的基准，这样，待测器件才能得到正确的电压和电流。在本例中，FET的电源接线端必须同时与门极LO端以及电压源LO端相连，这样，V GS 和V DS 才是准确的。因为两个仪器的LO端都连接到电源接线端，所以，这是电路（或测量）公共端。   下面基于V DS 与V GS 之间的关系来说明器件性能。我们将从两种测试配置的角度来考虑与电路公共端的连接：2651A型源测量单元（SMU）开启状态特性分析（漏极）以及2657A型源测量单元（SMU）关闭状态特性分析（漏极）。   使用吉时利2651A型大电流源测量单元（SMU）进行开启状态特性分析时，要创建电路公共端   “选择连接待测器件与仪器的电缆和夹具”部分说明为什么大电流仪器需要4线连接。当源测量单元（SMU）与功率晶体管基极或者MOSFET或IGBT门极连接时，也推荐使用4线连接，即使这时流过门极的电流很小。下面探讨一下如此推荐的原因，因为它与电路公共端连接有关。 注意图8中的测量配置。在此，将对功率MOSFET进行开启状态特性分析。这个配置可能用于为MOSFET生成系列曲线。当门极SMU (SMU 1)与漏极SMU (SMU 2)的LO端相连时，就建立了电路公共端。由于流经门极-源极环路的电流很小或者没有，门极SMU进行测量并根据其力端子的测量结果对输出电压进行校正，该结果是门极端与电流公共端（图2中的S´节点）电压之差。电路公共端通过测试引线与FET电源端（图2中的S节点）相连，该引线电阻是R slead 。由于流经漏极-源极环路电流较大(最高50A脉冲)，因此，我们不能忽略R slead 。在这里，即使1mΩ的电阻，也可能带来50mV的V GS 与V GS´ 电位差。某些器件对门极-源极电压变化非常敏感。50mV的V GS 电压差就可能引起数百毫安甚至1安培的漏电流变化。为了对电路公共端连接与实际器件接线端之间的电压降进行补偿，可以将门极SMU的检测端与待测器件单独连接，如图3所示。由于流经检测引线的电流接近为零，因此，门极SMU将准确测量FET器件源极端口的电压，并对输出电压进行校正，以维持期望的器件V GS 电压。 在某些情况下，为了补偿门极电路中的振铃或振荡，必须减缓门极SMU响应。当门极SMU采用大电容模式时，就要这么做。不过，延长的响应时间可能减缓检测电压测量与输出电压校正之间的反馈。在这种情况下，要把门极SMU的LO端和检测LO端都连接到漏极SMU的检测LO端。由于流经门极-源极环路的电流很小或者没有，因此就没有电压测量误差。不过，在测试功率晶体管时，则不应该这么做，因为此时流经其基极和发射极的电流可能非常大。   图 2 由于大电流流经电路公共端，所以电路公共端与FET源端之间的电阻(R slead )将造成电路公共端与FET源端测量的电压差异。因此，当使用两线连接方式连接门极SMU (SMU 1)与待测器件时，V GS ≠V GS ’ 。   图 3 采用四线连接方式连接门极SMU，可以消除因R slead 引起的电压误差。通过这种方式，门极SMU可以对输出电压进行校正，使之保持在期望的V GS 。   使用吉时利2657A型高压源测量单元（SMU）进行关闭状态特性分析时，要创建电路公共端   对于关闭状态的特性分析，门极和漏极SMU以及待测器件之间的连接参见图1。如果希望采用4线连接，只需将门极和漏极SMU的检测LO端连接即可。器件故障可能导致在较低电压端出现高电压。因此，门极、源极以及基底的连接必须采用高压连接器。为了便于两个仪器LO与检测LO之间的连接， 吉时利 公司推出 2657A -LIM-3型LO互连模块 作为可选择附件。通过2657A-LIM-3型LO互联模块，可以很容易实现3个源测量单元的LO与检测LO的连接。只要对连接稍作改动，还可以连接其他源测量单元（SMU）。   对于使用吉时利2651A与2657A型大功率源测量单元（SMU）的系统，要创建电路公共端   考虑到功率半导体器件的全面测试包括开启状态特性分析以及关闭状态特性分析，因此测试设置很可能涉及 2651A 型 以及 2657A 型大功率源测量单元 （SMU） 。为了保证两种配置中测量的完整性，要将2651A型大功率源测量单元（SMU）的LO端与待测器件单独连接。将2651A型大功率源测量单元（SMU）的检测LO端连接至2657A-LIM-3，这样，就可以与测试设置中的其他源测量单元（SMU）共用。将2657A-LIM-3的输出LO端与2651A的LO端连接，并尽可能靠近待测器件。 在对晶片上器件进行开启状态特性分析时，前面推荐的连接方式可能导致3个探针向下触及连接FET源端的衬垫。不过，实施这些连接可能是个问题，不仅因为衬垫上没有容纳3个探针的足够空间，而且因为衬垫寿命将随着探针的下触而缩短。利用2657A-LIM-3型产品中的自动检测电阻，有可能解决这个问题。自动检测电阻通过100kΩ电阻器将2657A-LIM-3的输出检测LO端与输出LO端连接到一起(参见图4)。虽然待测器件测试没有保持真正的4线连接，但这对FET或IGBT门极接线端电压的影响不大，因为门极电流非常小，而且2651A型产品的LO是单独连接到电路公共端的。   图 4 在2657A-LIM-3型产品中，通过一个100kΩ电阻器将输出检测LO端与输出LO端连接到一起。在待测器件没有足够空间实施4线连接情况下，这样，可以实现准开尔文连接。如果期望完全的开尔文连接，只需利用电缆单独连接检测LO端与输出LO端，从本质上讲，100kΩ电阻器可以忽略。   想申请组合吉时利2651A高功率数字源表测试高达100A电流的应用笔记（中文），请点击 http://www.keithley.com.cn/promo/wb/292 想与吉时利测试测量专家互动？想有更多学习资源？可关注吉时利官方网站 http://www.keithley.com.cn/    

Scope-shot （图1）用来验证正确的连接和系统设置。图1所示的波形是一个典型的测试结果，实际结果应该与此相似。如果波形具有显著的 振铃 或 过冲 ，脉冲IV测试将不会提供良好的结果。检查脉冲的互连以确保适当的电缆，并确保所有连接牢固可靠。如果使用 4200- PRB -C （Y适配器电缆是脉动，具有直流互联和结构），需要确保这两个地是连接在一起的。     图1.  Scope-shot选项页显示的是100ns的脉宽。正脉冲曲线（蓝色），左边Y轴所示，是在4200-SCP2的通道1上看到的 门极电压 。负脉冲曲线（红色），右边Y轴所示，是420-SCP2通道2上看到的Vd响应电压。这些数值无法校准。要得到 漏极电流 ，需要将Vd响应曲线除以50ohm。 正脉冲曲线（蓝色）是施加在门极的脉冲，如在 示波器 上看到的一样。请注意显示的波形数据没有使用任何校正因子。这就意味着当使用默认脉冲IV的设置时，到门极的源脉冲低于预期值。为了得到近似正确的门极脉冲电压，波形数据乘以1.36来得到施加在DUT门极引脚的电压。负脉冲曲线（红色）是 漏极响应 。 Scope-shot的UTM有比其他脉冲IV例程更多的参数，如上升/下降时间和直流偏移，所以它也可以用于单脉冲瞬态测试的调研或样机。   可调参数   PulseWidth Vgs脉宽，全宽半幅（FWHM） PulseAmplitude Vgs，门极脉冲 GateRange SCP2栅极电压范围，手动设置，SCP2以零为中心，所以示波器5V的范围为- 2.5V至+2.5 V。举例说明，对于3V信号，使用GateRange= 10（- 5V至+5 V），而非5（-2.5至+2.5 V）。4200-SCP2的可用范围为：0.05，0.10，0.25，0.5，1，2，5，10 V。 DrainRange SCP2的漏极电压范围，手动设置。要计算出合适的范围，使用DrainRange=（估计Id）× 50 ×2。以上为有效的SCP2范围。 PulsePeriod Vgs脉冲周期。当使用 4200 RBTs 进行脉冲IV的设置时，脉冲周期≥1000 ×脉冲宽度，保持脉冲占空比≤0.1％。在大多数情况下，最好使用200E-6，这将允许在整个40-150 ns脉冲宽度范围具有适当的占空比。 AverageNum 平均脉冲个数。对于较大的电流，Id≥500uA，通常平均个数=5就足够了。对于更小的Id，使用20-25的平均个数。值越大，提供的额外改善越少。请注意，所有的脉冲IV测试都具有这个设置，它控制有多少个脉冲用于返回一个结果，而不是发送到DUT的脉冲数量。 DrainBias Vd，DUT门极的直流电压 VPUID 4200-SCP2 的验证码。VPUID=VPU1 DrainSMU Vd的SMU。默认是SMU2，但是可以使用其他的SMU。                      所有的其他参数可用于单脉冲研究或其他调研。例如， scope-shot 的上升和下降时间是不同的，用于瞬态、单脉冲和测试。这个例程具有最小的参数检查，允许尽可能宽的数值范围。 了解更多信息  了解有关4200-SCS半导体参数分析仪的更多信息，可点击http://www.keithley.com.cn/semi/4200scs，或登录微博http://weibo.com/keithley与专家互动     4200-PRB-C http://www.keithley.com.cn/products/semiconductor/parametricanalyzer/4200scs/?mn=4200-PRB-C 4200-SCS型半导体特性分析系统http://www.keithley.com.cn/products/semiconductor/parametricanalyzer/4200scs/?mn=4200-SCS 纳米科学研究实验室 http://www.keithley.com.cn/re/nrl 4200-SCP2 http://www.keithley.com.cn/products/localizedproducts/semiconductor/4200scp2

漏极电压Vd，从0至4V进行扫描，在每个Vd扫描之后，门极电压Vg步进到下一个数值。传统的只有直流的Vds-id和通过4200-RBT偏置T型接头的直流IV测试之间的主要区别是SMU的数量。通过偏置T型接头进行的直流IV测试，使用2个 SMU ，其源和本体连接到地（SMA的同轴电缆屏蔽层），如前几篇文章中的图1a的原理图所示。 Vds–id-pulse测试如图7所示。由于脉冲测试是 UTMS （用户测试模块），所以参数是通过图7所示的表格界面来改变的。对于脉冲 Vds-id ，门极电压不是阶梯的，所以将下一个Vds-id曲线附加到图上之前，必须输入每一个门极电压。 图7.       脉冲 Vds-id UTM definition 选项页 请注意，直流和脉冲测试的参数都可以很容易的进行修改，允许对晶体管行为特性进行交互式观察。下面章节运行Pulse IV测试部分会涵盖运行Vds-id测试的程序。 了解更多信息          要想了解有关4200-PIV脉冲IV包或者吉时利其他系列数字源表的更多信息，请点击 http://www.keithley.com.cn/products/dcac/voltagesource/?mn=4200-PIV ，或者联系吉时利公司：全国免费电话800-810-1334手机用户请拨打440-650-1334。 免费索取吉时利 2011 年测试测量产品目录 CD   http://www.keithley.com.cn/promo/wb/286     吉时利2011年测试测量产品目录CD包含了完备的测试测量资源，近400页的参考资料、选型指南都包括在一张简单易用的CD中。 登录 吉时利官方微博 （ http://weibo.com/keithley ）与专家进行互动。   Vds–id http://www.keithley.com.cn/products/localizedproducts/semiconductor/4200piva SMU  http://www.keithley.com.cn/products/semiconductor/reliabilitytestsolutions/4200scs/?mn=4200-SMU Vds-id http://www.keithley.com.cn/semi/4200scs/4200piv