利用大功率數字源表構建多源測量單元(SMU)系統-連載六
大電流測試的潛在危險之一是火災或或燒傷危險。在大電流測試期間,要使待測器件處于封閉狀態(tài),這樣,即使器件出現故障,也可以使用戶(hù)免遭火災或飛濺物體的傷害。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201701/337877.htm觸電危險是高壓測試的潛在危險之一。如果儀器(或器件)能夠輸出42V以上的直流電壓,那么隨時(shí)都存在觸電危險。正確的測試系統配置必須包括保護操作人員和未受訓練用戶(hù)免遭觸電危險的裝置。
上電后,用戶(hù)應當無(wú)法接入內部有高壓的系統。安全互鎖是限制接入的一種裝置。吉時(shí)利的所有現代源測量單元(SMU)都包括互鎖裝置,因此,只有當互鎖線(xiàn)路工作時(shí),才會(huì )啟動(dòng)大功率?;ユi旨在與每個(gè)系統接入點(diǎn)的常開(kāi)開(kāi)關(guān)一起使用。當使用多個(gè)具有觸電危險的儀器時(shí),要將這些儀器連接在一起,這樣,如果系統接入點(diǎn)開(kāi)啟,所有儀器的輸出都被禁用。當遇到多個(gè)接入點(diǎn)時(shí),每個(gè)接入點(diǎn)都需要單獨的開(kāi)關(guān),而且所有這些開(kāi)關(guān)都應當串聯(lián)。具體說(shuō)明參見(jiàn)圖1。
所有儀器的5V電源都是組合的,從外部通過(guò)開(kāi)關(guān)連接,并用于啟動(dòng)互鎖。當使用多個(gè)源測量單元(SMU)的5V電源時(shí),可以使用肖特基二極管,以防止每個(gè)源測量單元(SMU)的5V電源彼此后驅動(dòng)。肖特基二極管是首選,因為它們具有較低的正向電壓;因此,它們不太可能影響啟動(dòng)互鎖線(xiàn)路所需的電壓。
根據測試設置中源測量單元(SMU)的數量,一個(gè)源測量單元(SMU)的5V電源可能驅動(dòng)系統中另一個(gè)源測量單元(SMU)的互鎖線(xiàn)路。為此,要核對儀器指標中的安全互鎖引腳,以確定驅動(dòng)每個(gè)源測量單元(SMU)互鎖引腳所需的電流大小。此外,還要核對5V電源引腳指標,以確定其電流容量。作為選擇,可以使用外部電源來(lái)驅動(dòng)源測量單元(SMU)的互鎖線(xiàn)路。

圖 1 一個(gè)具有多個(gè)接入點(diǎn)的系統連接多個(gè)源測量單元(SMU)時(shí)的配置
除了操作人員的安全,保護系統測試儀器安全也很重要。要認真考慮器件故障的可能影響。圖2給出N-溝道FET在漏極-源極擊穿電壓附近進(jìn)行關(guān)閉狀態(tài)漏電流測試的常見(jiàn)配置。在門(mén)極端電壓較低的源測量單元(SMU),確保器件處于關(guān)閉狀態(tài)。在源極端電壓較低的源測量單元(SMU)將對源端電流進(jìn)行直接測量。不過(guò),如果在漏極-源極之間出現意外擊穿,那么3kV的源測量單元(SMU)有可能損壞200V的源測量單元(SMU)。在門(mén)極和漏極之間也存在著(zhù)同樣的受損可能。

圖 2 在器件擊穿或故障情況下,2657A型源測量單元(SMU)有可能損壞任何一個(gè)2636A型源測量單元(SMU)
為了在器件擊穿或器件故障情況下保護耐壓較低的源測量單元(SMU),可以使用過(guò)壓保護器件。在正常情況下,過(guò)壓保護器件應當不會(huì )給測試電路帶來(lái)什么影響,但遇到過(guò)壓情況時(shí),將對電壓進(jìn)行嵌位。吉時(shí)利2657A-PM-200型200V保護模塊,可以用于包含2657A型以及電壓較低源測量單元(SMU)的測試系統。在過(guò)壓情況下,該保護模塊將在微秒之內將外部高壓源嵌位在2V左右。在非嵌位情況下,在較低電壓的源測量單元(SMU)中將保持皮安級電流源和測量能力。[1]
當器件故障致使儀器遭受大電流時(shí),也可能造成儀器損壞。要確保所有接入端的儀器都能夠處置器件端口正常出現的電流。為了限制器件故障導致較大電流而帶來(lái)的儀器損壞,要使用串聯(lián)電阻器限制通過(guò)任意儀器的最大電流。在擊穿電壓或漏電流特性分析期間,用戶(hù)必須小心限制通過(guò)器件的電流大小,這樣,才能保證測試不是破壞性的。雖然源測量單元(SMU)具有設定的電流限制,但在對負載變化做出響應時(shí),這些主動(dòng)限制會(huì )耗費一定的時(shí)間(所謂的“瞬態(tài)響應時(shí)間”)。當負載阻抗變化非常迅速時(shí),可能出現超出設定限制的電流。增加串聯(lián)電阻,可以迫使該端口在瞬態(tài)條件下也能保持最大電流的平穩。
要保證選擇滿(mǎn)足測試系統最大電流、最大電壓和最大功率額定值的電阻器。這種電阻器一般將起到兩個(gè)作用。在晶體管開(kāi)啟狀態(tài)特性分析期間,通常以與門(mén)極串聯(lián)的方式添加電阻,從而使高增益器件中常見(jiàn)的門(mén)極電壓振鈴和振動(dòng)達到最小。此外,在晶體管關(guān)閉狀態(tài)特性分析中,通常利用電阻器來(lái)限制擊穿期間流過(guò)的最大電流,防止過(guò)早的器件故障。
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