การวัดการรั่วของเกตทำอย่างไร

วิธีการวัดการรั่วไหลของเกต

การวัดการรั่วไหลของเกตมักหมายถึงการวัดกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลระหว่างเกตและแหล่งหรือช่องระบายน้ำในทรานซิสเตอร์สนามเอฟเฟกต์โลหะออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์ (MOSFET) หรืออุปกรณ์ที่คล้ายคลึงกัน การรั่วไหลของเกตเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในการประเมินความน่าเชื่อถือและการทำงานของอุปกรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันแรงดันสูงและความถี่สูง ด้านล่างนี้คือวิธีการและเทคนิคทั่วไปในการวัดการรั่วไหลของเกต:

1. ใช้เครื่องวัดกระแสไฟฟ้าความแม่นยำ (Picoammeter)

เครื่องวัดกระแสไฟฟ้าความแม่นยำ (เช่น Keithley 6517B Electrometer/Picoammeter) สามารถวัดกระแสไฟฟ้าที่เล็กมากและเหมาะสมสำหรับการวัดการรั่วไหลของเกต

ขั้นตอน:

เตรียมอุปกรณ์ทดสอบ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าความแม่นยำที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟและอุปกรณ์ที่อยู่ภายใต้การทดสอบ (DUT)

เชื่อมต่อวงจร:

เชื่อมต่อกับเกตของ DUT ไปยังเทอร์มินัลขาเข้าหนึ่งของเครื่องวัดกระแสไฟฟ้า

เชื่อมต่อเทอร์มินัลขาเข้าอีกตัวของเครื่องวัดกระแสไฟฟ้ากับกราวน์ (โดยทั่วไปคือแหล่ง)

หากจำเป็น ให้เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟในแบบอนุกรมระหว่างเกตและเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้แรงดันเกตที่ต้องการ

• ตั้งค่าเครื่องวัดกระแสไฟฟ้า: ตั้งค่าเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม (โดยทั่วไปอยู่ในช่วงนาโนแอมแปร์หรือพิโคแอมแปร์) และตรวจสอบให้แน่ใจว่าความไวของเครื่องมือเพียงพอที่จะตรวจจับกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลขนาดเล็ก

• ใช้แรงดันไฟฟ้า: ใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกเพื่อใช้แรงดันเกตที่ต้องการ

• บันทึกค่ากระแสไฟฟ้า: ตรวจสอบการอ่านค่าของเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าและบันทึกกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลของเกต

2. ใช้เครื่องวัดเส้นโค้ง IV

เครื่องวัดเส้นโค้ง IV สามารถใช้วาดเส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและแรงดัน ช่วยในการวิเคราะห์การรั่วไหลของเกตที่แรงดันต่างๆ

ขั้นตอน:

• เตรียมอุปกรณ์ทดสอบ: เชื่อมต่อเครื่องวัดเส้นโค้ง IV กับเกต แหล่ง และช่องระบายน้ำของ DUT

• ตั้งค่าเครื่องวัดเส้นโค้ง IV: เลือกช่วงแรงดันที่เหมาะสมและระดับความละเอียดของกระแสไฟฟ้า

• ใช้แรงดันและบันทึกข้อมูล: เพิ่มแรงดันเกตอย่างค่อยเป็นค่อยไปพร้อมกับบันทึกค่ากระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลที่สอดคล้องกัน

• วิเคราะห์ข้อมูล: โดยการวาดเส้นโค้ง IV คุณสามารถเห็นแนวโน้มของการรั่วไหลของเกตตามแรงดันได้

3. ใช้เครื่องวิเคราะห์พารามิเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ (SPA)

เครื่องวิเคราะห์พารามิเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ (เช่น Agilent B1500A) เป็นอุปกรณ์เฉพาะทางสำหรับวิเคราะห์คุณสมบัติของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์และสามารถวัดกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลของเกตได้อย่างแม่นยำ

ขั้นตอน:

• เตรียมอุปกรณ์ทดสอบ: เชื่อมต่อเครื่องวิเคราะห์พารามิเตอร์เซมิคอนดักเตอร์กับเกต แหล่ง และช่องระบายน้ำของ DUT

• ตั้งค่าเครื่องวิเคราะห์พารามิเตอร์: กำหนดช่วงแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่เหมาะสม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความไวของเครื่องมือเพียงพอ

• ดำเนินการทดสอบ: ปฏิบัติตามคำแนะนำของเครื่องมือในการทำการทดสอบการรั่วไหลของเกต ค่อยๆ เพิ่มแรงดันเกตและบันทึกกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลที่สอดคล้องกัน

• วิเคราะห์ข้อมูล: ใช้ซอฟต์แวร์ที่มาพร้อมกับเครื่องมือในการวิเคราะห์ข้อมูล สร้างรายงาน และสร้างแผนภูมิ

4. ใช้ออสซิลโลสโคปและโพรบแบบดิฟเฟอเรนเชียล

สำหรับแอปพลิเคชันความถี่สูงบางประเภท อาจจำเป็นต้องใช้ออสซิลโลสโคปและโพรบแบบดิฟเฟอเรนเชียลในการวัดกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลของเกต

ขั้นตอน:

• เตรียมอุปกรณ์ทดสอบ: เชื่อมต่อออสซิลโลสโคปและโพรบแบบดิฟเฟอเรนเชียลกับเกตและแหล่งของ DUT

• ตั้งค่าออสซิลโลสโคป: ปรับฐานเวลาและสเกลแนวตั้งของออสซิลโลสโคปเพื่อจับกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงขนาดเล็ก

• ใช้แรงดัน: ใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกเพื่อใช้แรงดันเกตที่ต้องการ

• สังเกตสัญญาณ: สังเกตสัญญาณบนหน้าจอออสซิลโลสโคปและบันทึกการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลของเกต

5. ข้อควรพิจารณา

• ควบคุมสภาพแวดล้อม: เมื่อวัดการรั่วไหลของเกต ควรพยายามรักษาสภาพแวดล้อม (เช่น อุณหภูมิและความชื้น) ให้คงที่ เนื่องจากปัจจัยเหล่านี้สามารถส่งผลต่อผลการวัด

• ป้องกันการรบกวน: เพื่อลดผลกระทบจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก ให้ใช้สายเคเบิลที่ป้องกันและกล่องป้องกัน

• สอบเทียบอุปกรณ์: สอบเทียบอุปกรณ์วัดอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำและเชื่อถือได้

• ป้องกันความเสียหายจากไฟฟ้าสถิต: เมื่อจัดการกับอุปกรณ์ที่ไวต่อไฟฟ้าสถิต ให้ใช้มาตรการป้องกันไฟฟ้าสถิต (เช่น ใส่สายรัดข้อมือป้องกันไฟฟ้าสถิต) เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากไฟฟ้าสถิต

6. สถานการณ์การใช้งานทั่วไป

• การทดสอบ MOSFET: วัดกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลของเกตของ MOSFET เพื่อประเมินคุณภาพและความน่าเชื่อถือ

• การทดสอบวงจรรวม: ในระหว่างการออกแบบและผลิตชิป วัดกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลของเกตเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของกระบวนการ

• การทดสอบอุปกรณ์แรงดันสูง: ในแอปพลิเคชันแรงดันสูง วัดกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลของเกตเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทำงานอย่างปลอดภัย

โดยใช้วิธีการและเทคนิคดังกล่าว คุณสามารถวัดกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลของเกตได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สามารถประเมินประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ได้