半導(dǎo)體分立器件是組成集成電路的基礎(chǔ)，包含大量的 雙端口或三端口器件，如二極管，晶體管，場(chǎng)效應(yīng)管等。 直流I-V測(cè)試則是表征微電子器件、工藝及材料特性的 基石。通常使用I-V特性分析，或I-V曲線，來決定器 件的基本參數(shù)。微電子器件種類繁多，引腳數(shù)量和待 測(cè)參數(shù)各不相同，除此以外，新材料和新器件對(duì)測(cè)試 設(shè)備提出了更高的要求，要求測(cè)試設(shè)備具備更高的低 電流測(cè)試能力，且能夠支持各種功率范圍的器件。

分立器件I-V特性測(cè)試的主要目的是通過實(shí)驗(yàn)，幫助工 程師提取半導(dǎo)體器件的基本I-V特性參數(shù)，并在整個(gè)工 藝流程結(jié)束后評(píng)估器件的優(yōu)劣。

隨著器件幾何尺寸的減小，半導(dǎo)體器件特性測(cè)試對(duì)測(cè) 試系統(tǒng)的要求越來越高。通常這些器件的接觸電極尺 寸只有微米量級(jí)，這些對(duì)低噪聲源表，探針臺(tái)和顯微 鏡性能都提出了更高的要求。

半導(dǎo)體分立器件I-V特性測(cè)試方案，泰克公司與合作 伙伴使用泰克吉時(shí)利公司開發(fā)的高精度源測(cè)量單元 （SMU）為核心測(cè)試設(shè)備，配備使用簡(jiǎn)便靈活，功能 豐富的CycleStar測(cè)試軟件，及穩(wěn)定的探針臺(tái)，為客戶提供了可靠易用的解決方案，極大的提高了用戶 的工作效率。

吉時(shí)利方案特點(diǎn)：

豐富的內(nèi)置元器件庫，可以根據(jù)測(cè)試要求選擇所需要的待測(cè)件類型；

測(cè)試和計(jì)算過程由軟件自動(dòng)執(zhí)行，能夠顯示數(shù)據(jù)和曲線，節(jié)省了大量的時(shí)間；

穩(wěn)定的探針臺(tái)，針座分辨率可高達(dá)0.7um，顯微鏡放大倍數(shù)高達(dá)x195倍；

可支持同時(shí)操作兩臺(tái)吉時(shí)利源表，可以完成三端口器件測(cè)試。

測(cè)試功能：

二極管特性的測(cè)量與分析

極型晶體管BJT特性的測(cè)量與分析

MOSFET場(chǎng)效應(yīng)晶體管特性的測(cè)量與分析

MOS 器件的參數(shù)提取

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

系統(tǒng)主要由一臺(tái)或兩臺(tái)源精密源測(cè)量單元（SMU）、 夾具或探針臺(tái)、上位機(jī)軟件構(gòu)成。以三端口MOSFET 器件為例，共需要以下設(shè)備：

1、兩臺(tái)吉時(shí)利 2450 精密源測(cè)量單元

2、四根三同軸電纜

3、夾具或帶有三同軸接口的探針臺(tái)

4、三同軸T型頭

5、上位機(jī)軟件與源測(cè)量單元（SMU）的連接方式如下圖所示，可以使用LAN/USB/GPIB中的任何一個(gè)接口進(jìn)行連接。

系統(tǒng)連接示意圖：

典型方案配置：

西安某高?，F(xiàn)場(chǎng)演示圖

安泰測(cè)試已為西安多所院校、企業(yè)和研究所提供吉時(shí)利源表現(xiàn)場(chǎng)演示，并獲得客戶的高度認(rèn)可，安泰測(cè)試將和泰克吉時(shí)利廠家一起，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和全面的測(cè)試方案，為客戶解憂。

二極管是兩端口電子器件，支持電流沿著一個(gè)方向流動(dòng)（正向 偏壓），并阻礙電流從反方向流動(dòng)（反向偏壓）。不過，有許多種 類型的二極管，它們執(zhí)行各種功能，如齊納二極管、發(fā)光二極管（LED）、有機(jī)發(fā)光二極管（ OLED ）、肖克利二極管、雪崩二極管、光電二極管等。每種二極管的電流電壓 (I-V) 特性都有所不同。 無論在研究實(shí)驗(yàn)室還是生產(chǎn)線，都要對(duì)封裝器件或在晶圓上進(jìn)行二極管I-V測(cè)試。

二極管I-V特性分析通常需要高靈敏電流表、電壓表、電壓源和電流源。對(duì)所有分離儀器進(jìn)行編程、同步和連接，既麻煩又耗時(shí)，而且需要大量機(jī)架或測(cè)試臺(tái)空間。為了簡(jiǎn)化測(cè)試，縮小機(jī)架空間，單一設(shè)備，如吉時(shí)利 2450 型觸摸屏數(shù)字源表，成為二極管特性分析的理想選擇，因?yàn)樗軌蛱峁╇娏骱碗妷旱脑春蜏y(cè)量。2450型儀器可以對(duì)不同數(shù)量級(jí)(從10～11A至1A)的源電壓和測(cè)量電流進(jìn)行掃 描，這剛好符合二極管測(cè)試需求。這些測(cè)試可以通過總系自動(dòng)進(jìn)行，也可以通過大型觸摸屏輕松實(shí)現(xiàn)，用戶可以在觸摸屏上進(jìn)行測(cè)試設(shè) 置，并呈現(xiàn)測(cè)試圖表。圖1給出2450型儀器對(duì)紅色LED進(jìn)行測(cè)試的電壓源和測(cè)得的電流，它與儀器輸入端的連接采用4線配置。

本應(yīng)用介紹了怎樣利用 2450 型觸摸屏數(shù)字源表實(shí)現(xiàn)二極管I-V特性分析。特別是，介紹了怎樣利用儀器前面板的用戶界面啟動(dòng)測(cè)試、繪制圖表并存儲(chǔ)測(cè)量結(jié)果。

二極管I-V測(cè)試

通常，二極管參數(shù)測(cè)試要求能在較寬范圍提供電流和電壓的源 和測(cè)量。例如，從0V到大約1V對(duì)正向電壓掃描，作為結(jié)果的電流 范圍從10～12A到1A。不過，實(shí)際數(shù)量級(jí)、I-V測(cè)試類型以及提取的參數(shù)取決于待測(cè)的具體二極管。為了測(cè)試LED，用戶可能想測(cè)試 發(fā)光強(qiáng)度，作為應(yīng)用電流的一個(gè)功能，而測(cè)試齊納二極管的工程師可能希望知道在某個(gè)測(cè)試電流時(shí)的“鉗位”或齊納電壓。不過，在 各種不同類型的二極管中，有許多測(cè)試常見的測(cè)試。

圖2給出典型二極管的I-V曲線，包括正向區(qū)、反向區(qū)和擊穿區(qū)，以及常見的測(cè)試點(diǎn)、正向電壓(V )、漏電流(I )和擊穿電壓(V )。正向電壓(V )測(cè)試涉及在二極管的正常工作范圍內(nèi)提供指定的正向偏置電流，然后測(cè)量作為結(jié)果的電壓降。漏電流(I )測(cè)試確定二極管 在反向電壓條件下泄漏的電流電平。其測(cè)試通過提供指定的反向電 壓源，然后測(cè)量作為結(jié)果的漏電流。在反向擊穿電壓(V )測(cè)試中， 需要提供指定的反向電流偏置源，然后測(cè)量作為結(jié)果的二極管電壓降。

二極管與2450型儀器連接

二極管與2450型儀器的連接如圖3所示。

利用4線連接，可以消除引線電阻的影響。當(dāng)引線與二極管連接時(shí)，注意Force HI和Sense HI引線與二極管陽極端相連，F(xiàn)orce LO和Sense LO引線與二極管陰極端相連。盡可能使連接靠近二極管，以消除引線電阻對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響。在源或測(cè)量大電流或低 電壓時(shí)，注意這一點(diǎn)特別重要。

當(dāng)測(cè)量低電平電流(<1μA)時(shí)，建議使用后面板的三軸同軸連接器和三軸同軸電纜，不再使用前面板的香蕉插孔。三軸同軸電纜具有屏蔽功能，將減少電磁干擾效應(yīng)，電磁干擾效應(yīng)可能會(huì)干擾讀數(shù)。 圖4給出二極管與2450型儀器后面板三軸同軸連接器連接示意圖。

除了使用三軸同軸電纜，還應(yīng)當(dāng)把二極管放置在避光的金屬 屏蔽箱內(nèi)。應(yīng)當(dāng)采用正確的屏幕和其他低電流測(cè)量技術(shù)。

通過用戶界面生成掃描和繪制圖表

通過吉時(shí)利源表2450前面板的用戶界面，可以輕松實(shí)現(xiàn)二極管測(cè)試和掃描。只需按幾下重要按鍵，即可生成和瀏覽I-V曲線。主要包括以下步驟：

生成、執(zhí)行和瀏覽I-V曲線的步驟

圖5給出1N3595二極管的測(cè)量結(jié)果，電壓掃描范圍0V～0.9V， 181個(gè)階躍(步長(zhǎng)5mV)。注意，在大型顯示屏上繪制的12個(gè)量級(jí) 電流。只需按壓TRIGGER按鍵，即可重復(fù)I-V掃描。

將數(shù)據(jù)保存至USB閃存

生成的數(shù)據(jù)可以作為.csv文檔保存至USB閃存。只需在儀器 前面板的USB端口插入U(xiǎn)SB閃存，按壓MENU按鍵，按壓DataBuffers，選擇正確的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(defbuffer1是默認(rèn)值)，然后按 壓Save to USB。如果您想更改文件名，請(qǐng)鍵入新的文件名，并按壓Enter。按壓Yes，證實(shí)文件保存。這樣，數(shù)據(jù)就保存至USB 閃存。

如需了解吉時(shí)利源表更多應(yīng)用歡迎訪問安泰測(cè)試網(wǎng)。

近期有很多用戶在網(wǎng)上咨詢I-V特性測(cè)試， I-V特性測(cè)試是很多研發(fā)型企業(yè)和高校研究的對(duì)象，分立器件I-V特性測(cè)試可以幫助工程師提取半導(dǎo)體器件的基本I-V特性參數(shù)，并在整個(gè)工藝流程結(jié)束后評(píng)估器件的優(yōu)劣。

I-V特性測(cè)試難點(diǎn)：

種類多

微電子器件種類繁多，引腳數(shù)量和待測(cè)參數(shù)各不相同，此外，新材料和新器件對(duì)測(cè)試設(shè)備提出了更高的要求，要求測(cè)試設(shè)備具備更高的低電流測(cè)試能力，且能夠支持各種功率范圍的器件。

尺寸小

隨著器件幾何尺寸的減小，半導(dǎo)體器件特性測(cè)試對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的要求越來越高。通常這些器件的接觸電極尺寸只有微米量級(jí)，這些對(duì)低噪聲源表，探針臺(tái)和顯微鏡性能都提出了更高的要求。

I-V特性測(cè)試方案： 

針對(duì)I-V 特性測(cè)試難點(diǎn)，安泰測(cè)試建議可采用keithley高精度源測(cè)量單元（SMU）為核心測(cè)試設(shè)備，配備使用簡(jiǎn)便靈活、功能豐富的 CycleStar 測(cè)試軟件，及穩(wěn)定的探針臺(tái)。

圖：系統(tǒng)配置連接示意圖

測(cè)試功能：

這是一個(gè)簡(jiǎn)單易用的I-V特性測(cè)試方案，無論對(duì)于雙端口或三端口器件，如二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管都很適用。

? 二極管特性的測(cè)量與分析

? 雙極型晶體管 BJT 特性的測(cè)量與分析

? MOSFET 場(chǎng)效應(yīng)晶體管特性的測(cè)量與分析

? MOS器件的參數(shù)提取 

吉時(shí)利源表簡(jiǎn)介及熱門型號(hào)推薦：

吉時(shí)利源表將數(shù)字萬用表 (DMM)、電源、實(shí)際電流源、電子負(fù)載和脈沖發(fā)生器的功能集成在一臺(tái)儀器中。通過吉時(shí)利源表進(jìn)行分立器件 I-V 特性測(cè)試時(shí)，支持同時(shí)操作兩臺(tái)吉時(shí)利源表，輕松完成三端口器件測(cè)試。此外，因?yàn)榧獣r(shí)利源表兼顧高精度和通用性，廣泛適用于教育、科研、產(chǎn)業(yè)等眾多行業(yè)。

安泰測(cè)試作為泰克吉時(shí)利長(zhǎng)期合作伙伴，為多家院校，研究所提供了I-V特性測(cè)試方案，并提供了吉時(shí)利源表現(xiàn)場(chǎng)演示，如果您也有相關(guān)應(yīng)用，歡迎關(guān)注安泰測(cè)試網(wǎng)。