Wie wird das Gate-Leckage gemessen

Wie man das Gatterleckmaß misst

Das Messen des Gatterleckstroms bezieht sich in der Regel auf die Messung des Leckstroms zwischen Gatter und Source oder Drain in einem Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder ähnlichen Bauteilen. Der Gatterleckstrom ist ein wichtiger Parameter zur Beurteilung der Zuverlässigkeit und Leistung von Bauteilen, insbesondere in Hochspannungs- und Hochfrequenzanwendungen. Im Folgenden finden Sie einige gängige Methoden und Techniken zum Messen des Gatterleckstroms:

1. Verwendung eines Präzisionsstrommessers (Picoammeter)

Präzisionsstrommesser (wie das Keithley 6517B Electrometer/Picoammeter) können sehr kleine Ströme messen und sind für das Messen des Gatterleckstroms geeignet.

Schritte:

Testausrüstung vorbereiten: Stellen Sie sicher, dass Sie einen hochpräzisen Strommesser, der an eine Stromversorgung und das zu prüfende Gerät (DUT) angeschlossen ist, haben.

Schaltung verbinden:

Verbinden Sie das Gatter des DUT mit einem Eingangsterminal des Strommessers.

Verbinden Sie das andere Eingangsterminal des Strommessers mit Masse (in der Regel die Source).

Falls erforderlich, schließen Sie eine Spannungsquelle in Reihe zwischen Gatter und Strommesser an, um die gewünschte Gitterspannung anzuwenden.

• Strommesser einstellen: Setzen Sie den Strommesser auf den geeigneten Bereich (in der Regel im Nanomper- oder Pikomperbereich) und stellen Sie sicher, dass seine Empfindlichkeit hoch genug ist, um kleine Leckströme zu detektieren.

• Spannung anwenden: Verwenden Sie eine externe Stromversorgung, um die erforderliche Gitterspannung anzulegen.

• Stromwerte aufzeichnen: Beobachten Sie die Anzeigen des Strommessers und notieren Sie den Gatterleckstrom.

2. Verwendung eines IV-Kennlinienplotters

Ein IV-Kennlinienplotter kann verwendet werden, um das Verhältnis zwischen Strom und Spannung darzustellen, was hilft, den Gatterleckstrom bei verschiedenen Spannungen zu analysieren.

Schritte:

• Testausrüstung vorbereiten: Schließen Sie den IV-Kennlinienplotter an Gatter, Source und Drain des DUT an.

• IV-Kennlinienplotter einstellen: Wählen Sie einen geeigneten Spannungsbereich und eine passende Stromauflösung.

• Spannung anwenden und Daten aufzeichnen: Erhöhen Sie die Gitterspannung schrittweise und notieren Sie die entsprechenden Leckstromwerte.

• Daten analysieren: Durch das Plotten der IV-Kennlinie können Sie die Tendenz des Gatterleckstroms in Abhängigkeit von der Spannung visuell erkennen.

3. Verwendung eines Halbleiterparameteranalyzers (SPA)

Ein Halbleiterparameteranalyzer (wie der Agilent B1500A) ist ein speziell dafür ausgelegtes Gerät, um die Eigenschaften von Halbleiterbauelementen zu analysieren und kann den Gatterleckstrom präzise messen.

Schritte:

• Testausrüstung vorbereiten: Schließen Sie den Halbleiterparameteranalyzer an Gatter, Source und Drain des DUT an.

• Parameteranalyzer einstellen: Konfigurieren Sie die geeigneten Spannungs- und Strombereiche und stellen Sie sicher, dass die Empfindlichkeit des Instruments ausreichend ist.

• Test durchführen: Führen Sie den Gatterleckstromtest gemäß den Richtlinien des Instruments durch, indem Sie die Gitterspannung schrittweise erhöhen und den entsprechenden Leckstrom aufzeichnen.

• Datenanalyse: Verwenden Sie die Software, die mit dem Instrument geliefert wird, um die Daten zu analysieren, Berichte zu erstellen und Diagramme zu generieren.

4. Verwendung eines Oszilloskops und Differenzsonden

Für bestimmte Hochfrequenzanwendungen kann es notwendig sein, ein Oszilloskop und Differenzsonden zu verwenden, um den Gatterleckstrom zu messen.

Schritte:

• Testausrüstung vorbereiten: Schließen Sie das Oszilloskop und die Differenzsonden an Gatter und Source des DUT an.

• Oszilloskop einstellen: Passen Sie die Zeitbasis und die vertikale Skala des Oszilloskops an, um kleine Stromfluktuationen zu erfassen.

• Spannung anwenden: Verwenden Sie eine externe Stromversorgung, um die erforderliche Gitterspannung anzulegen.

• Signale beobachten: Beobachten Sie die Signale auf dem Oszilloskopbildschirm und notieren Sie die Änderungen des Gatterleckstroms.

5. Überlegungen

• Umweltkontrolle: Bei der Messung des Gatterleckstroms sollten Sie versuchen, die Umgebungsbedingungen (wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit) stabil zu halten, da diese Faktoren die Messergebnisse beeinflussen können.

• Abschirmung von Störungen: Um die Auswirkungen externer elektromagnetischer Störungen auf die Messungen zu reduzieren, verwenden Sie abgeschirmte Kabel und Abschirmboxen.

• Kalibrierung der Ausrüstung: Kalibrieren Sie regelmäßig die Messeinrichtungen, um Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

• Vermeidung von elektrostatischen Schäden: Nehmen Sie beim Umgang mit empfindlichen Bauteilen antistatische Maßnahmen (wie das Tragen eines antistatischen Handgelenksbands), um elektrostatische Schäden zu vermeiden.

6. Typische Anwendungsszenarien

• MOSFET-Tests: Messen Sie den Gatterleckstrom von MOSFETs, um deren Qualität und Zuverlässigkeit zu bewerten.

• Integrierte Schaltkreistechnologie-Tests: Während des Chipsdesigns und -herstellungsprozesses messen Sie den Gatterleckstrom, um die Prozessqualität sicherzustellen.

• Hochspannungsausrüstung-Tests: In Hochspannungsanwendungen messen Sie den Gatterleckstrom, um den sicheren Betrieb der Ausrüstung zu gewährleisten.

Mit den oben beschriebenen Methoden und Techniken können Sie den Gatterleckstrom effektiv messen und damit die Leistung und Zuverlässigkeit des Bauteils bewerten.