這篇博文解釋了如何使用通用設(shè)備（源測量單元（SMU））實施泄漏測試，并介紹了基于高壓放大器組件的簡化電路，該電路可強制電壓和測量電流。在本博客中，您將了解如何將這兩種方法應(yīng)用于MOSFET泄漏測試。

MOSFET是開關(guān)和汽車應(yīng)用中非常常見的元件，支持低壓或高壓擺幅，并具有寬范圍的電流驅(qū)動。高功率應(yīng)用的數(shù)量正在增加，從而產(chǎn)生了對功率MOSFET的額外需求。為了生產(chǎn)數(shù)量不斷增加的功率MOSFET，需要更多的制造測試能力。除了成熟的半導體ATE供應(yīng)商之外，許多公司正在開發(fā)產(chǎn)品以滿足功率MOSFET測試需求。

在功率MOSFET生產(chǎn)線上，每個器件都經(jīng)過測試，以確保其符合數(shù)據(jù)手冊規(guī)格。漏電是一個關(guān)鍵性能指標，在高壓設(shè)備中測試可能具有挑戰(zhàn)性。

讓我們以英飛凌功率MOSFET IPA100N08N3為例。圖 1 顯示了 IPA100N08N3 數(shù)據(jù)手冊中的電氣特性。

圖1

柵極漏電流通常通過強制電壓并測量產(chǎn)生的電流來確定。泄漏電流可能因氧化物的質(zhì)量或材料的物理性質(zhì)而異。

對于 IPA100N08N3，當 VGS 且 VDS=0V 時，IGSS最大值應(yīng)低于 100nA。這個我GSS泄漏測試確定哪些是要運送給客戶的好零件，哪些是要丟棄的壞零件。

一般來說，MOSFET柵極驅(qū)動器電壓范圍為+-20V，GaN可能更低。圖2顯示了測試柵極漏電流值的基本拓撲結(jié)構(gòu)。

圖2

首先介紹了源和測量單元（SMU）方法，然后介紹了簡化的力電壓，測量電流電路。

中山大學

SMU是一種具有測量功能的四象限拉漏操作設(shè)備，采用FVMI（力電壓，測量電流）和FIMV（力電流，測量電壓）模式。它可以提供指定的電壓并測量電流。它還可以提供指定的電流，然后測量通過DUT的電壓。

SMU可以實現(xiàn)非常低的電流范圍（nA，pA），分辨率為fA，甚至aA。因此，毫無疑問，SMU可以精確測量MOSFET漏電流。圖 3 以泰克 SMU2450 的規(guī)格為例。

圖3

圖4顯示了測試漏電流的典型拓撲結(jié)構(gòu)。請注意，實施MOSFET泄漏測試需要三個SMU通道。

圖4

FVMI模式：通常從DAC設(shè)置輸出電壓，按功率級放大，測量通過所選檢測電阻的電流，提供DUT中施加到輸出電壓點的電壓反饋，使DUT電壓等于設(shè)定電壓。

FIMV 模式：設(shè)置通常來自DAC的輸出電流，通過功率級放大，測量通過所選檢測電阻的電流，將檢測電阻的電壓反饋到輸出電流設(shè)定點，以確保流過DUT的電流等于設(shè)定電流。

圖5所示為典型的模擬環(huán)路控制SMU框圖。

圖5

表1中列出了一些推薦的部件：

還有數(shù)字環(huán)路控制SMU，它需要比模擬環(huán)路控制SMU具有更高精度和速度的ADC。數(shù)字環(huán)路控制SMU示例如圖6所示。

圖6

本指南的系統(tǒng)框圖如下：

簡化的力電壓，測量電流電路

圖7是測試漏電流的基本模塊。

圖7

電壓源V1設(shè)置放大器（ADHV4702-1）同相輸入節(jié)點的電壓，通過簡單的運算放大器理論，反相輸入將匹配它（V=V）。如果放大器偏置電流與MOSFET漏電流相比足夠低，并且放大器的共模電壓大于施加到MOSFET的電壓加上檢測電阻R的電壓，則MOSFET柵極的漏電流將通過電阻R1。+-

我GSS=（Vout-V1）/R

圖 8 和圖 9 是使用 ADHV4702-1 的 LTSpice 仿真圖。建議使用 10MOhm 的檢測電阻來測量 10nA 的漏電流。檢測電阻上的電壓從100.00801mv到99.981308mv不等，這表明ADHV4702-1在-10V至2V的直流電壓掃描下具有低偏置電流（+-25pA電平在20°C時）可以輕松測量20nA。

圖9

圖10和圖11顯示了基于高壓放大器元件的漏電流測試的推薦信號鏈和電路板實現(xiàn)方案。

圖10

綜上所述，我們討論了兩種測試漏電流的方法，使用標準SMU和簡化的力電壓，測量電流電路。SMU的功能非常強大，該設(shè)備可用于多種測試，但解決方案非常復(fù)雜且成本高。使用高壓放大器元件的簡化電路是實現(xiàn)所需結(jié)果的簡單方法，但功能有限且成本低。

審核編輯：郭婷