日置發(fā)布了電壓偏置測(cè)試系統(tǒng)CN010，通過(guò)日置LCR測(cè)試儀、電壓偏置單元搭配定制的測(cè)試軟件，幫助半導(dǎo)體行業(yè)的用戶快速完成SiC、GaN、MLCC的偏壓測(cè)試，輕松把握半導(dǎo)體器件的直流偏置特性研究。

一、測(cè)試原理

C-V測(cè)量被廣泛用于測(cè)量半導(dǎo)體參數(shù)。研發(fā)端的工程師通常使用C-V測(cè)量技術(shù)來(lái)評(píng)估新材料，并在開(kāi)發(fā)前進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估。測(cè)試端工程師將對(duì)供應(yīng)商的一些無(wú)源元件和電源裝置及材料進(jìn)行資格檢查，以檢測(cè)工藝參數(shù)。

HIOKI日置C-V測(cè)試系統(tǒng)的回路結(jié)構(gòu)圖如下所示，使用LCR表的四端測(cè)試方法，將電壓源的負(fù)端連接到LCR的保護(hù)端，并通過(guò)偏置單元將其應(yīng)用到被測(cè)對(duì)象的兩端。采用交流信號(hào)注入法獲得了不同偏置電壓下的阻抗、相位、電容、損耗因子等相關(guān)電參數(shù)，并用PC軟件繪制了特性曲線。

直流電壓偏置電路

二、測(cè)試應(yīng)用

1、薄膜電容MLCC(Multi-layor ceramic capacitor)

MLCC貼片電容自身的直流偏壓特性（DC Bias Characteristics）—— 在MLCC兩端施加直流電壓時(shí)，直流偏置對(duì)極化機(jī)制的箝位效應(yīng)使偶極子的自由翻轉(zhuǎn)更加困難。與不施加直流電壓時(shí)相比，電壓的增加使其介電常數(shù)逐漸變小，導(dǎo)致兩端直流電壓增加過(guò)程中呈下降趨勢(shì)。

大容量的陶瓷電容的標(biāo)稱容值隨著外部直流工作點(diǎn)的變化而明顯地變化（例如DCDC的輸出濾波電容等），因此，在設(shè)計(jì)電路時(shí)需要考慮、計(jì)算和驗(yàn)證。

2、二極管結(jié)電容

結(jié)電容是二極管的寄生參數(shù)。由內(nèi)部載流子的物理特性形成的電容效應(yīng)可以看作是與二極管并聯(lián)的等效電容。結(jié)電容分為勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容。在PN結(jié)外施加正偏壓時(shí)，結(jié)電容主要是擴(kuò)散電容。反向偏置電壓作用于PN結(jié)時(shí)，結(jié)電容主要是勢(shì)壘電容。在高頻電路設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮結(jié)電容的影響。

3、MOSFET的寄生電容&米勒效應(yīng)

一般MOSFET的Datasheet中與寄生電容相關(guān)的參數(shù)為表中的Ciss、Coss、Crss，這三項(xiàng)是影響開(kāi)關(guān)特性的重要參數(shù)，制造商將開(kāi)關(guān)特性分為動(dòng)態(tài)特性（Dynamic Characteristic），應(yīng)標(biāo)記相關(guān)試驗(yàn)條件，以供工程師參考。上述寄生電容取決于漏源極電壓VDS。當(dāng)VDS增大時(shí)，C值趨于減小。HIOKI日置的C-V解決方案可以描繪出各寄生參數(shù)關(guān)于VDS的特性曲線。

下面簡(jiǎn)單介紹MOSFET的一般動(dòng)作過(guò)程：可以簡(jiǎn)單地理解為MOSFET的輸入電容（主要是柵源電容CGS）通過(guò)驅(qū)動(dòng)源的充放電過(guò)程；當(dāng)CGS達(dá)到閾值電壓時(shí)，MOS管逐漸開(kāi)啟。然后VDS開(kāi)始下降，Id開(kāi)始上升，MOS管進(jìn)入飽和區(qū)。然而，由于米勒效應(yīng)，VGS在一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)上升。雖然ID已達(dá)到峰值，但VDS繼續(xù)下降，直到米勒電容器充電，VGS恢復(fù)到驅(qū)動(dòng)電壓值。此時(shí)，VDS歸零，開(kāi)口結(jié)束。

上述動(dòng)態(tài)過(guò)程影響MOS的許多特性，如動(dòng)作時(shí)間、驅(qū)動(dòng)容量和開(kāi)關(guān)損耗，在驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)中經(jīng)常對(duì)這些特性進(jìn)行評(píng)估和考慮。

（圖1）電容等效電路

（圖2）電容與 VDS

三、系統(tǒng)構(gòu)成

CN010電壓偏置測(cè)試系統(tǒng)由HIOKI日置LCR測(cè)試儀/阻抗分析儀、電壓偏置單元、電源及通訊設(shè)備構(gòu)成。具體可參考下文的參數(shù)規(guī)格。

四、參數(shù)規(guī)格

1、主機(jī)規(guī)格

2、產(chǎn)品參數(shù)

五、結(jié)語(yǔ)

電壓偏置測(cè)試系統(tǒng)CN010擁有豐富的選件，硬件系統(tǒng)涵蓋了廣泛的測(cè)試需求，通過(guò)全面的性能評(píng)估和預(yù)驗(yàn)證，為客戶提供可靠、準(zhǔn)確的測(cè)試方案。同時(shí)，其友好的圖標(biāo)顯示界面和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)保存可以幫助用戶提高開(kāi)發(fā)效率。

艾克賽普公司（Accexp）是日置HIOKI湖南授權(quán)代理商，如果您對(duì)電壓偏置測(cè)試系統(tǒng)有需求，歡迎聯(lián)系我們，將提供免費(fèi)樣機(jī)試用和更合適的測(cè)試解決方案。