كيف يتم قياس تسرب البوابة
كيفية قياس تسرب البوابة
قياس تسرب البوابة يشير عادة إلى قياس التيار المتسرب بين البوابة والمصدر أو الصرف في الترانزستور ذو الحقل الأكسيد المعدني (MOSFET) أو الأجهزة المشابهة. يعتبر تسرب البوابة معلمة مهمة لتقييم موثوقية الجهاز وأدائه، خاصة في التطبيقات ذات الجهد العالي والتواتر العالي. فيما يلي بعض الطرق والتقنيات الشائعة لقياس تسرب البوابة:
1. استخدام مقاوم تيار دقيق (Picoammeter)
يمكن للمقاومات الدقيقة للتيار (مثل Keithley 6517B Electrometer/Picoammeter) قياس تيارات صغيرة جداً وهي مناسبة لقياس تسرب البوابة.
خطوات:
إعداد معدات الاختبار: تأكد من أن لديك مقاوم تيار دقيق متصل بمصدر طاقة وجهاز الاختبار (DUT).
ربط الدائرة:
قم بربط البوابة لجهاز الاختبار بإحدى محطات الدخول للمقاوم التيار.
قم بربط المحطة الأخرى للمقاوم التيار بالأرض (عادة المصدر).
إذا كان ضرورياً، قم بربط مصدر جهد متسلسلاً بين البوابة والمقاوم التيار لتطبيق الجهد المطلوب على البوابة.
إعداد مقاوم التيار: ضع مقاوم التيار في نطاق مناسب (عادة في النانو أمبير أو البيكو أمبير) وتأكد من أن حساسيته كافية للكشف عن التيارات الصغيرة.
تطبيق الجهد: استخدم مصدر طاقة خارجي لتطبيق الجهد المطلوب على البوابة.
تسجيل قراءات التيار: راقب قراءات مقاوم التيار وسجل تيار تسرب البوابة.
2. استخدام مرسِّم منحنى IV
يمكن استخدام مرسِّم منحنى IV لرسم العلاقة بين التيار والجهد، مما يساعد في تحليل تسرب البوابة عند جهود مختلفة.
خطوات:
إعداد معدات الاختبار: قم بتوصيل مرسِّم منحنى IV بالبوابة والمصدر والصرف لجهاز الاختبار.
إعداد مرسِّم منحنى IV: اختر نطاق جهد مناسب ودقة تيار.
تطبيق الجهد وتسجيل البيانات: قم بزيادة الجهد على البوابة تدريجياً مع تسجيل قيم التيار المتسرب المقابلة.
تحليل البيانات: عبر رسم منحنى IV، يمكنك رؤية اتجاه تسرب البوابة بالنسبة للجهد بصرياً.
3. استخدام محلل معلمات نصف موصل (SPA)
محلل معلمات نصف الموصل (مثل Agilent B1500A) هو جهاز متخصص لتحليل خصائص أجهزة نصف الموصل ويمكنه قياس تيار تسرب البوابة بدقة.
خطوات:
إعداد معدات الاختبار: قم بتوصيل محلل معلمات نصف الموصل بالبوابة والمصدر والصرف لجهاز الاختبار.
إعداد محلل المعلمات: قم بتكوين نطاقات الجهد والتيار المناسبة، وتأكد من أن حساسية الجهاز كافية.
إجراء الاختبار: اتبع إرشادات الجهاز لإجراء اختبار تسرب البوابة، قم بزيادة الجهد على البوابة تدريجياً وتسجيل التيار المتسرب المقابل.
تحليل البيانات: استخدم البرنامج المرفق مع الجهاز لتحليل البيانات وإنشاء التقارير والرسوم البيانية.
4. استخدام معايرة ومسبقات التفاضلية
في بعض التطبيقات ذات التواتر العالي، قد يكون من الضروري استخدام معايرة ومسبقات التفاضلية لقياس تيار تسرب البوابة.
خطوات:
إعداد معدات الاختبار: قم بتوصيل المعايرة ومسبقات التفاضلية بالبوابة والمصدر لجهاز الاختبار.
إعداد المعايرة: قم بضبط القاعدة الزمنية والحجم العمودي للمعايرة لالتقاط التذبذبات الصغيرة للتيار.
تطبيق الجهد: استخدم مصدر طاقة خارجي لتطبيق الجهد المطلوب على البوابة.
مراقبة الإشارات: راقب الإشارات على شاشة المعايرة وسجل التغيرات في تيار تسرب البوابة.
5. الاعتبارات
التحكم في البيئة: عند قياس تسرب البوابة، حاول الحفاظ على استقرار ظروف البيئة (مثل درجة الحرارة والرطوبة)، حيث يمكن لهذه العوامل أن تؤثر على نتائج القياس.
درع التداخل: للتقليل من تأثير التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي على القياسات، استخدم الكابلات المحمية والصناديق المحمية.
معايرة المعدات: قم بمعايرة معدات القياس بانتظام لضمان الدقة والموثوقية.
منع الأضرار الكهروستاتيكية: عند التعامل مع الأجهزة الحساسة، اتخذ تدابير مضادة للشحن الكهروستاتيكي (مثل ارتداء سوار مضاد للشحن الكهروستاتيكي) لتجنب الأضرار الكهروستاتيكية.
6. السيناريوهات النموذجية للتطبيق
اختبار MOSFET: قم بقياس تيار تسرب البوابة لمجموعة MOSFET لتقييم جودتها وموثوقيتها.
اختبار الدوائر المتكاملة: أثناء تصميم وتصنيع الشرائح، قم بقياس تيار تسرب البوابة للتأكد من جودة العملية.
اختبار المعدات ذات الجهد العالي: في التطبيقات ذات الجهد العالي، قم بقياس تيار تسرب البوابة للتأكد من التشغيل الآمن للمعدات.
عن طريق استخدام الطرق والتقنيات المذكورة أعلاه، يمكنك قياس تيار تسرب البوابة بشكل فعال، وبالتالي تقييم أداء وموثوقية الجهاز.
