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使用大功率数字源表构建多源丈量单元(SMU)体系-连载五

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

在测验体系问题中,被误解最多的便是接地。这儿,“接地”界说为到接地端的衔接。不过,许多人往往运用“接地”一词表明测验电路中源丈量单元(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,大部分体系都有一个接地址,以确保仪器或测验体系内的任何毛病都不会运用户置身于触电风险之中。出于相似的原因,在高压体系中,导电测验夹具及其相关附件也有必要与接地端衔接。

电路公共端

为了取得精确的电源值和丈量,确认电路公共端十分重要。当将多个电源与待测器材衔接时,重要的是这些电源以同一点为基准,这样,待测器材的每个接线端才会取得希望的电压。详细实例参见图1。

图 1 当运用独立仪器时,输出有必要具有相同的基准,这样,待测器材才干得到正确的电压和电流。在本例中,FET的电源接线端有必要一同与门极LO端以及电压源LO端相连,这样,VGS和VDS才是精确的。由于两个仪器的LO端都衔接到电源接线端,所以,这是电路(或丈量)公共端。

下面依据VDS与VGS之间的联系来阐明器材功能。咱们将从两种测验装备的视点来考虑与电路公共端的衔接:2651A型源丈量单元(SMU)敞开状况特性剖析(漏极)以及2657A型源丈量单元(SMU)封闭状况特性剖析(漏极)。

运用吉时利2651A型大电流源丈量单元(SMU)进行敞开状况特性剖析时,要创立电路公共端

“挑选衔招待测器材与仪器的电缆和夹具”部分阐明为什么大电流仪器需求4线衔接。当源丈量单元(SMU)与功率晶体管基极或许MOSFET或IGBT门极衔接时,也引荐运用4线衔接,即便这时流过门极的电流很小。下面讨论一下如此引荐的原因,由于它与电路公共端衔接有关。

注目的8中的丈量装备。在此,将对功率MOSFET进行敞开状况特性剖析。这个装备或许用于为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许没有,门极SMU进行丈量并依据其力端子的丈量成果对输出电压进行校对,该成果是门极点与电流公共端(图2中的S´节点)电压之差。电路公共端经过测验引线与FET电源端(图2中的S节点)相连,该引线电阻是Rslead。由于流经漏极-源极环路电流较大(最高50A脉冲),因而,咱们不能疏忽Rslead。在这儿,即便1mΩ的电阻,也或许带来50mV的VGS与VGS´电位差。某些器材对门极-源极电压改变十分灵敏。50mV的VGS电压差就或许引起数百毫安乃至1安培的漏电流改变。为了对电路公共端衔接与实践器材接线端之间的电压降进行补偿,能够将门极SMU的检测端与待测器材独自衔接,如图3所示。由于流经检测引线的电流挨近为零,因而,门极SMU将精确丈量FET器材源极点口的电压,并对输出电压进行校对,以坚持希望的器材VGS电压。

在某些情况下,为了补偿门极电路中的振铃或振动,有必要减缓门极SMU呼应。当门极SMU选用大%&&&&&%形式时,就要这么做。不过,延伸的呼应时刻或许减缓检测电压丈量与输出电压校对之间的反应。在这种情况下,要把门极SMU的LO端和检测LO端都衔接到漏极SMU的检测LO端。由于流经门极-源极环路的电流很小或许没有,因而就没有电压丈量差错。不过,在测验功率晶体管时,则不应该这么做,由于此刻流经其基极和发射极的电流或许十分大。

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(Rslead)将形成电路公共端与FET源端丈量的电压差异。因而,当运用两线衔接方法衔接门极SMU (SMU 1)与待测器材时,VGS≠VGS’。

图 3 选用四线衔接方法衔接门极SMU,能够消除因Rslead引起的电压差错。经过这种方法,门极SMU能够对输出电压进行校对,使之坚持在希望的VGS。

运用吉时利2657A型高压源丈量单元(SMU)进行封闭状况特性剖析时,要创立电路公共端

关于封闭状况的特性剖析,门极和漏极SMU以及待测器材之间的衔接参见图1。假如希望选用4线衔接,只需将门极和漏极SMU的检测LO端衔接即可。器材毛病或许导致在较低电压端呈现高电压。因而,门极、源极以及基底的衔接有必要选用高压衔接器。为了便于两个仪器LO与检测LO之间的衔接,吉时利公司推出2657A-LIM-3型LO互连模块作为可挑选附件。经过2657A-LIM-3型LO互联模块,能够很简单完成3个源丈量单元的LO与检测LO的衔接。只需对衔接稍作改动,还能够衔接其他源丈量单元(SMU)。

关于运用吉时利2651A与2657A型大功率源丈量单元(SMU)的体系,要创立电路公共端

考虑到功率半导体器材的全面测验包含敞开状况特性剖析以及封闭状况特性剖析,因而测验设置很或许触及2651A型以及2657A型大功率源丈量单元(SMU)。为了确保两种装备中丈量的完整性,要将2651A型大功率源丈量单元(SMU)的LO端与待测器材独自衔接。将2651A型大功率源丈量单元(SMU)的检测LO端衔接至2657A-LIM-3,这样,就能够与测验设置中的其他源丈量单元(SMU)共用。将2657A-LIM-3的输出LO端与2651A的LO端衔接,并尽或许接近待测器材。

在对晶片上器材进行敞开状况特性剖析时,前面引荐的衔接方法或许导致3个探针向下触及衔接FET源端的衬垫。不过,施行这些衔接或许是个问题,不只由于衬垫上没有包容3个探针的满足空间,并且由于衬垫寿数将跟着探针的下触而缩短。使用2657A-LIM-3型产品中的自动检测电阻,有或许处理这个问题。自动检测电阻经过100kΩ电阻器将2657A-LIM-3的输出检测LO端与输出LO端衔接到一同(参见图4)。尽管待测器材测验没有坚持真实的4线衔接,但这对FET或IGBT门极接线端电压的影响不大,由于门极电流十分小,并且2651A型产品的LO是独自衔接到电路公共端的。

图 4 在2657A-LIM-3型产品中,经过一个100kΩ电阻器将输出检测LO端与输出LO端衔接到一同。在待测器材没有满足空间施行4线衔接情况下,这样,能够完成准开尔文衔接。假如希望彻底的开尔文衔接,只需使用电缆独自衔接检测LO端与输出LO端,从本质上讲,100kΩ电阻器能够疏忽。

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