如何利用IT2800源表快速实现MOSFET器件的I-V特性测试？

MOSFET即金属氧化物半导体场效应管，是电路设计中常用的功率开关器件，为压控器件;其特点是用栅极电压来控制漏极电流，具备驱动电路简单，驱动功率小，开关速度快，工作频率高、热稳定性高于GTR等优点。按导电沟道功率MOSFET可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为;耗尽型;当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型;对于N(P)沟道器件，栅极电压大于(小于)零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。

MOSFET的主要特性

通常，Power MOSFET器件参数分为静态、动态、开关特性，其中静态特性主要是表征器件本征特性指标。即当器件的工艺结构或材料发生变化时，都需要进行直流I-V特性的测试。MOSFET的静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。本文将介绍如何通过ITECH最新图形化源测量单元IT2800实现MOSFET的静态I-V特性和参数测试。

1 MOSFET转移特性测试(ID=f(VGS))

转移特性是验证的是栅极电压VGS对ID的控制作用，其表征了器件的放大能力。对于恒定的VDS，VGS越大，则沟道中可移动的电子越多，沟道电阻越小，相应的ID就越大。当然这个VGS达到一定值的时候，电压再大，ID也不会再有太大的变化了。以某品牌MOSFET参数为例，其转移特性曲线如下图所示：

 

 

 

 

测试方法：如上图，在漏极D和源极S之间连接SMU1-IT2805(200V/1.5A/20W)，施加特定的VDS值。接着通过SMU2-IT2805扫描VGS，并同步量测ID，随着VGS的增大，ID也会增大，最终绘制出曲线。

测试优势：IT2800系列源表提供多种扫描模式：直流或脉冲，线性或对数，单向或双向。对于敏感型的功率器件，测试人员可选择脉冲扫描方式，以减少通过持续的直流而导致器件温度升高，特性发生变化等问题。另一方面为确保当VGS变化时，同步量测到稳定的ID参数，两台SMU之间采用光纤的通讯方式，极大缩减了同步误差，可低于30ns。

2 MOSFET输出特性测试(ID=f(VDS))

MOS管的输出特性可以分为三个区:截止区、恒流区、可变电阻区。当MOSFET工作在开关状态时，随着VGS的通/断，MOSFET在截止区和可变电阻区来回切换。当MOSFET工作于恒流区时，可以通过控制VGS的电压来控制电流ID。

 

 

 

 

测试方法：同样的接线方式，在漏极D和源极S之间连接SMU1- IT2805(200V/1.5A/20W)，提供扫描电压VDS。在栅极G和源极S之间连接SMU2-IT2805，提供扫描电压VGS。测试过程中，漏源极电压VDS设定从0V开始扫描至终止电压。当VDS扫描结束后，栅极电压VGS步进到下一个数值，VDS再次进行扫描。

测试优势：您也可以选配ITECH的SPS5000软件，实现自动化的半导体静态特性测试。SPS5000软件内建CMOS的半导体模型及丰富的静态指标测试项目，您只需要进行简单的参数配置即可快速完成测试。当测试完成后，上位机软件可以对多次测试进行综合的分析，显示table数据或曲线，帮助工程师提升测试效率。

IT2800系列图形化高精密源测量单元，集合了6种设备功能于一体，包括四象限电压源，电流源，6.5位数字万用表，脉冲发生器，电子负载及电池模拟器等功能。采用5英寸的触摸显示屏设计，极大缩减了工程师的操作配置时间，量测分辨率最高可达100nV /10fA。得益于大屏的设计，IT2800系列提供三种图形化显示模式：Graph view/Scope view/Record view。

审核编辑：汤梓红