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S系列数字源表轻松实现二极管特性参数分析

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  • 分立器件特性参数测试是对待测器件(DUT)施加 电压或电流,然后测试其对激励做出的响应,通常分立器件特性参数测试需要几台仪器完成,如数字万用表、 电压源、电流源等。然而由数台仪器组成的系统需要分别进行编程、同步、连接、测量和分析,过程既复杂又耗时,又占用过多测试台的空间;而且使用单一功能的测试仪器和激励源还存在复杂的相互间触发操作,有更大的不确定性及更慢的总线传输速度等缺点。 实施半导体分立器件特性参数分析的最佳工具之一是数字源表(SMU)。数字源表可作为独立的恒压源或恒流源、伏特计、安培计和欧姆表,还可用作精密电子负载,其高性能架构还允许将其用作脉冲发生器、 波形发生器和自动电流-电压(I-V)特性分析系统,支持四象限工作。

    普赛斯“五合一”高精度数字源表

       S系列“五合一”高精度数字源表(SMU)可为高校科研工作者、器件测试工程师及功率模块设计工程 师提供测量所需的工具。不论使用者对源表、电桥、曲线跟踪仪、半导体参数分析仪或示波器是否熟悉,都能简单而迅速地得到精确的结果。本应用解决方案介绍了半导体分立器件中最常见的测试和相关挑战,以及普赛斯数字源表(SMU)怎样简化测量流程,帮助用户快速、精准获得测试数据或者电流电压(I-V)、电容电压(C-V)特性曲线等。

    普赛斯源表轻松实现二极管特性参数分析 

        二极管是一种使用半导体材料制作而成的单向导 电性元器件,产品结构一般为单个PN结结构,只允许 电流从单一方向流过。发展至今,已陆续发展出整流二 极管、肖特基二极管、快恢复二极管、PIN二极管、光电 二极管等,具有安全可靠等特性,广泛应用于整流、稳 压、保护等电路中,是电子工程上用途最广泛的电子元 器件之一。

        IV特性是表征半导体二极管PN结制备性能的主 要参数之一,二极管IV特性主要指正向特性和反向特性: 

        正向特性:

        当在二极管两端外加正向电压时,在正 向特性的起始部分,正向电压很小,正向电流几乎为 零,这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电 压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后,二极 管正向导通,电流随电压增大而迅速上升。在正常使用 的电流范围内,导通时二极管的端电压几乎维持不变, 这个电压称为二极管的正向电压。 

        反向特性:

        当外加反向电压时,如果电压不超过一 定范围时,反向电流很小,二极管处于截止状态,这个 电流称为反向饱和电流或漏电流。当外加反向电压超 过某一数值时,反向电流会突然增大,这种现象称为电 击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。

        表征二极管性能好坏和适用范围的技术指标主要 包含正向压降(VF)、反向漏电流(IR)和反向击穿电压 (VR)等参数。

       正向压降(VF) 

        在规定的正向电流下,二极管的正向压降,是二极 管能够导通的正向最低电压。小电流硅二极管的正向 压降在中等电流水平下,约0.6~0.8 V;锗二极管约 0.2~0.3 V;大功率的硅二极管的正向压降往往达到 1V。 测试时,需要根据二极管工作电流的大小来选择 不同的测试仪表:当工作电流小于1A时,使用S系列源 表进行测量;电流在1~10A之间时推荐使用P系列脉冲 源表;电流在10~100A之间时推荐HCP系列大电流台 式脉冲源;100A以上推荐HCPL100高电流脉冲电源。

        反向击穿电压(VR) 

         二极管根据材料和结构的不同,其击穿电压大小 也不同,低于300V推荐普赛斯S系列台式源表,300V 以上推荐E系列高压源测单元。

        大电流测试时,测试导线的电阻不可忽略,需要使用四线测量模式,可以消除引线电阻的影响,普赛斯所有源表均支持四线测量模式。

        当测量低电平电流(<1μA)时,可以使用三轴同轴连接器和三同轴电缆。三同轴电缆由内芯(主,对应连 接器为中心触点)、保护层(对应连接器为中间圆柱状 触点)、外皮屏蔽层组成。在接入源表保护端的测试电 路中,由于三同轴的保护层与内芯之间是等电位,不会有漏电流产生,能够提高低电流测试精度。

        C-V特性测试 

        二极管参数表征除了I-V测试,也需要进行C-V测 试,C-V测量方法可以得到关于二极管掺杂浓度、缺陷 之类的特性;二极管C-V测试方案由S系列源表、LCR、 测试夹具盒以及上位机软件组成。

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