Индикатор кривой полупроводника - Semiconductor curve tracer

Трассировщик кривых транзисторов типа 575 отображает динамические характеристики как NPN-, так и PNP-транзисторов на экране 5-дюймовой электронно-лучевой трубки. Могут отображаться несколько различных кривых характеристик транзисторов, включая семья коллекционеров в конфигурации с общей базой и общим излучателем. В дополнение к характеристикам транзисторов, тип 575 используется для отображения динамических характеристик широкого диапазона полупроводниковых устройств »(Tektronix, Каталог, 1967).

А индикатор кривой полупроводника (также известный как анализатор параметров полупроводников) является специализированной частью электронное испытательное оборудование используется для анализа характеристик дискретных полупроводниковые приборы Такие как диоды, транзисторы, и тиристоры. На основании осциллограф, устройство также содержит напряжение и текущие источники которые можно использовать для стимуляции тестируемое устройство (DUT).

Операция

Функция состоит в том, чтобы подать качающееся (автоматически непрерывно меняющееся во времени) напряжение на две клеммы тестируемого устройства и измерить величину тока, которую устройство позволяет протекать при каждом напряжении. Этот так называемый график V-I (напряжение в зависимости от тока) отображается на экране осциллографа. Конфигурация включает максимальное подаваемое напряжение, полярность подаваемого напряжения (включая автоматическое приложение как положительной, так и отрицательной полярности) и сопротивление, подключенное последовательно с устройством. Напряжение на основных клеммах часто может повышаться до нескольких тысяч вольт, а токи нагрузки в десятки ампер доступны при более низких напряжениях.

Для двух оконечных устройств (например, диодов и DIAC ), этого достаточно для полной характеристики устройства. Индикатор кривой может отображать все интересные параметры, такие как прямое напряжение диода, обратный ток утечки, обратное напряжение пробоя и т. д. Для запускаемых устройств, таких как DIAC, прямое и обратное напряжение запуска будут четко отображаться. Разрыв, вызванный отрицательное сопротивление устройства (такие как туннельные диоды ) также можно увидеть. Это метод поиска электрически поврежденных контактов на Интегральная схема устройств. [1]

Трехконтактные устройства, такие как транзисторы и полевые транзисторы, также используют соединение с управляющим терминалом тестируемого устройства, например, базовым или затворным. Для транзисторов и других устройств, работающих на основе тока, ток базы или другого управляющего терминала ступенчато регулируется. За полевые транзисторы вместо этого используется ступенчатое напряжение. Путем изменения напряжения через сконфигурированный диапазон напряжений основных клемм для каждого шага напряжения управляющего сигнала автоматически создается группа кривых ВАХ. Эта группа кривых позволяет очень легко определить коэффициент усиления транзистора или триггерное напряжение тиристора или ТРИАК.

Подключение тестового устройства

Индикаторы кривых обычно содержат удобные схемы подключения для двух- или трехконтактных устройств, часто в виде розеток, позволяющих подключать различные стандартные блоки, используемые для транзисторов и диодов. Большинство индикаторов кривой также позволяют одновременно подключать два тестируемых устройства; таким образом, два DUT могут быть «согласованы» для оптимальной работы в схемах (таких как дифференциальные усилители ), которые зависят от точного соответствия параметров устройства. Это можно увидеть на соседнем изображении, где тумблер позволяет быстро переключаться между ИУ слева и ИУ справа, когда оператор сравнивает соответствующие семейства кривых двух устройств.

Кривые ВАХ используются для определения характеристик устройств и материалов с помощью измерения источника постоянного тока. Эти приложения могут также потребовать расчета сопротивления и вывода других параметров на основе измерений I-V. Например, данные I-V можно использовать для изучения аномалий, определения максимального или минимального наклона кривой и выполнения анализа надежности. Типичное применение - это определение тока утечки обратного смещения полупроводникового диода и выполнение развертки напряжения смещения в прямом и обратном направлениях и измерения тока для создания его кривой ВАХ.[2]

Кельвинское зондирование

Индикаторы кривых, особенно сильноточные модели, обычно поставляются с различными адаптерами испытательных приспособлений для полупроводниковых устройств. [1] который имеет Кельвинское зондирование.

Емкостный контроль баланса

Некоторые аналоговые измерители кривой, особенно чувствительные слаботочные модели, оснащены ручным управлением для балансировки емкостного Мостовая схема для компенсации («обнуления») паразитных емкостей испытательной установки. Эта регулировка выполняется путем отслеживания кривой пустой испытательной установки (со всеми необходимыми кабелями, датчиками, адаптерами и другими вспомогательными устройствами, подключенными, но без проверяемого устройства) и регулировки контроля баланса до тех пор, пока кривая I не будет отображаться на постоянном нулевом уровне.

Трассировка кривой I-V

Трассировка ВАХ - это метод анализа производительности фотоэлектрического модуля или массива, идеально подходящий для тестирования всех возможных рабочих точек фотоэлектрического модуля или цепочки модулей.[3]

История

До появления полупроводников существовало вакуумная труба индикаторы кривых (например, Tektronix 570). Ранние полупроводниковые измерители кривой сами использовали схемы на электронных лампах, поскольку доступные тогда полупроводниковые устройства не могли сделать все, что требуется в измерителе кривой. Tektronix Измеритель кривой модели 575, показанный в галерее, был типичным ранним инструментом.

В настоящее время трассеры кривых полностью твердое состояние (кроме ЭЛТ, если используется) и существенно автоматизированы, чтобы облегчить рабочую нагрузку оператора, автоматически собирать данные и обеспечивать безопасность измерителя кривой и тестируемого устройства.

Последние разработки в области полупроводниковых систем отслеживания кривой теперь позволяют отслеживать три основных типа кривой: ток-напряжение (I-V), емкость-напряжение (C-V) и сверхбыстрые переходные процессы или импульсный ток-напряжение (I-V). Современные приборы для отслеживания кривой имеют модульную конструкцию, что позволяет разработчикам системы настраивать их в соответствии с приложениями, для которых они будут использоваться. Например, новые системы отслеживания кривых на базе мэйнфреймов можно настроить, указав количество и уровень мощности блоков измерения источника (SMU), которые будут вставлены в слоты на задней панели корпуса. Эта модульная конструкция также обеспечивает гибкость для включения других типов контрольно-измерительных приборов для решения более широкого круга задач. Эти системы на основе мэйнфреймов обычно включают в себя автономный ПК для упрощения настройки тестирования, анализа данных, построения графиков и печати, а также встроенного хранения результатов. Пользователи этих типов систем включают исследователей полупроводников, инженеров по моделированию устройств, инженеров по надежности, инженеров по сортировке кристаллов и инженеров по разработке процессов.[4]

В дополнение к системам на основе мэйнфреймов доступны другие решения для отслеживания кривых, которые позволяют разработчикам систем комбинировать один или несколько дискретных блоков измерения источника (SMU) с отдельным контроллером ПК, на котором запущено программное обеспечение для отслеживания кривых. Дискретные SMU предлагают более широкий диапазон уровней тока, напряжения и мощности, чем позволяют системы на базе мэйнфреймов, и позволяют реконфигурировать систему по мере изменения требований тестирования. Новые пользовательские интерфейсы на основе мастера были разработаны, чтобы облегчить студентам или менее опытным отраслевым пользователям поиск и выполнение необходимых им тестов, таких как тест трассировки кривой FET.[5]

Безопасность

Некоторые измерители кривой, особенно те, которые разработаны для устройств высокого напряжения, тока или мощности, способны генерировать смертельные напряжения и токи и, таким образом, создают опасные ситуации. поражение электрическим током опасность для оператора. Современные индикаторы кривых часто содержат механические экраны и блокировки которые затрудняют контакт оператора с опасным напряжением или током. Во время тестирования ИУ могут сильно нагреваться. Недорогие измерители кривой не могут тестировать такие устройства и менее опасны для жизни.

  • Транзисторный измеритель кривой (деталь 1)

  • Транзисторный измеритель кривой (деталь 2)

  • Транзисторный измеритель кривой (части)

Рекомендации

  1. ^ «Решения для отслеживания кривых». RTI. РТИ.
  2. ^ http://www.microwaves101.com/encyclopedia/curvetracer.cfm
  3. ^ «Упражнения по отслеживанию кривой I-V для лаборатории PV» (PDF). Сольметрический. Сольметрический.
  4. ^ Keithley Instruments, Inc. Задача интеграции трех важнейших типов измерения полупроводников в едином корпусе прибора. http://www.keithley.com/data?asset=52840
  5. ^ Программное обеспечение для определения характеристик полупроводников предлагает параметрическое тестирование. (1 октября 2011 г.) ThomasNet News. http://news.thomasnet.com/fullstory/Semiconductor-Characterization-Software-offers-parametric-testing-584774

внешняя ссылка