L’un des meilleurs moyens de s’assurer qu’un MOSFET fonctionne correctement et répond aux spécifications est de déterminer ses caractéristiques en traçant des courbes I-V. Il existe un certain nombre de caractéristiques de sortie nécessitant des tests I-V ; vous pouvez dériver la fuite de grille, la tension de claquage, la tension de seuil, les caractéristiques de transfert et le courant de drain, le tout en traçant simplement les caractéristiques I-V et en vérifiant que l’appareil fonctionne comme il se doit.
Les unités de mesure de source (SMU) de Keithley sont des instruments de base pour les essais de caractérisation des MOSFET I-V. Leur capacité à générer une tension lors de la mesure du courant ou un courant source lors de la mesure de la tension peut être combinée à des opérations de courant continu et de balayage pour effectuer des mesures telles que la tension directe (VF), la fuite inverse et la tension de claquage inverse (VB) sans modifier la connexion à l’appareil testé (DUT) (Figure 1).
À l’aide de fonctionnalités intégrées, plusieurs SMU peuvent être synchronisés pour des mesures paramétriques telles que la tension de seuil, la bêta et la transconductance.
Mesure des courbes I-V d’un MOSFET avec les unités de mesure de la source SMU Keithley
Une famille de courbes MOSFET peut être obtenue avec seulement deux instruments SMU (Figure 2). Pour chaque courant de base de SMU1, SMU2 balaie VCE et mesure IC.
La caractérisation I-V pulsée, dans laquelle les tensions et les courants sont appliqués pendant une très courte période et à un facteur de marche limité, est un autre moyen courant de mesurer les courbes I-V. Les mesures I-V pulsées peuvent réduire les temps de test et permettre la caractérisation du MOSFET sans dépasser sa zone de fonctionnement sûre ni provoquer l’auto-échauffement de l’appareil et le décalage des paramètres.
Deux canaux I-V pulsés sont généralement utilisés pour mesurer ces courbes I-V MOSFET avec un canal connecté à la grille et l’autre au drain. La masse de chaque canal est connectée à la broche source du MOSFET.
Pour construire les courbes de transistor, le canal de grille applique d’abord une tension à la grille, puis le canal de drainage balaie VDS à travers une plage de valeurs, mesurant le courant résultant en chaque point. Ensuite, le canal de grille applique une tension différente à la grille et le processus se répète, construisant la courbe I-V MOSFET suivante dans l’ensemble.
Les instruments SMU de Keithley simplifient ce processus grâce à des balayages pulsés et CC intégrés, y compris des escaliers linéaires, des escaliers logarithmiques et des balayages personnalisés (Figure 3). Les balayages associés à d’autres améliorations de débit telles que l’inspection des limites intégrée, les E/S numériques et une interface de gestion des composants sont idéaux pour les environnements de production à grande vitesse et en continu. Toutes les configurations de balayage peuvent être programmées pour un fonctionnement unique ou continu.
Tektronix Keithley Instruments et solutions logicielles pour la caractérisation des MOSFET I-V
La figure 4 illustre diverses solutions matérielles et logicielles pour la caractérisation des MOSFET I-V. Dans le premier exemple, les SourceMeters de la série 2400 sont connectés à un PC. Dans le deuxième exemple, les sourcemètres de la série 2600B sont connectés à la technologie TSP-Link, qui intègre de manière transparente plusieurs SMU dans un seul système qui peut être programmé et contrôlé comme un seul instrument via le SMU maître 2600B ou un PC.
Le logiciel de caractérisation I-V Kickstart permet une configuration et une analyse rapides des tests, effectue des tests de courant en fonction de la tension (I-V) sur une variété de matériaux et d’appareils, et peut contrôler jusqu’à quatre instruments SMU dans chaque test
Le troisième exemple utilise l’analyseur de paramètres Keithley 4200A-SCS. Ce système comprend un PC embarqué, un système d’exploitation Windows® et un stockage de masse. Il s’agit d’une solution complète de caractérisation du signal pour les FET et les structures de test. Il prend en charge jusqu’à neuf modules SMU et fournit une gamme de logiciels Windows si intuitifs que même un novice peut utiliser le système avec facilité. Ce logiciel pointer-cliquer fournit une gamme complète de fonctionnalités, notamment la gestion des tests, la génération de rapports, l’automatisation du séquençage des tests et la création de bibliothèques utilisateur. Le modèle 4200-SCS est une solution complète tout-en-un qui combine une résolution inférieure au femtoamp avec un traçage et une analyse en temps réel.
Les ingénieurs ont également la possibilité de combiner n’importe quelle SMU Keithley avec un logiciel de traçage de courbes I-V pour effectuer le traçage de courbes I-V et caractériser les dispositifs à deux broches tels que les diodes. Si vous avez besoin d’aide pour trouver la solution la plus adaptée à vos besoins, contactez les experts de Tektronix.