Como caracterizar curvas IV de FETs

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Medir as características de transferência do FET

A caracterização IV do transistor de efeito de campo (FET) requer o fornecimento coordenado de tensão e a medição de corrente nos terminais de gate e dreno do dispositivo. Para uma medição típica de Id-Vg de um FET, um canal aplica uma tensão variável ao gate, enquanto um segundo canal estabelece a polarização de dreno necessária. As medições de corrente são realizadas em cada nível de tensão para gerar a característica de transferência e mostrar como a corrente de dreno varia em função da tensão de gate. Uma Unidade de Medição de Fonte (Source Measure Unit) de canal duplo pode executar as funções de fonte de tensão e medição de corrente de forma síncrona, reduzindo a configuração de medição a um único instrumento com dois canais controlados independentemente. O canal da porta é configurado como uma fonte de tensão e varia em passos de uma tensão inicial definida até uma tensão final, enquanto mede a corrente. O canal do dreno aplica a polarização de tensão necessária e mede a corrente de dreno correspondente. Para a configuração de medição de exemplo, a tensão de gate é varrida de 0 V a 2 V usando 101 pontos de medição, correspondentes a passos de 20 mV, enquanto o dreno é mantido em 2 V nos mesmos 101 pontos. A conformidade de corrente é configurada independentemente para cada canal, com um limite de 1 µA no canal de gate e um limite de 100 mA no canal de dreno. Os dados resultantes da caracterização IV do FET podem ser representados graficamente como tensão de porta versus corrente de dreno para criar a característica de transferência do dispositivo. O escalonamento linear ou logarítmico do gráfico pode então ser selecionado, dependendo de qual parte da resposta do transistor precisa ser examinada. Essa configuração sincronizada de medição IV de semicondutores fornece os dados de tensão e corrente necessários para a caracterização sistemática do transistor.

A configuração da medição também requer ajustes adequados de faixa, tempo, conexão e exibição de dados. As conexões de alta força e baixa força de cada canal de medição são conectadas ao FET por meio de um dispositivo de teste, sendo que um canal controla a porta e o outro controla o dreno. O terminal de fonte fornece a conexão comum necessária para a configuração da medição. Uma vez conectado o dispositivo, cada canal pode ser configurado independentemente quanto à função de fonte, valor de fonte, limite de conformidade, parâmetro de medição, modo de varredura, pontos de varredura e acionamento. As faixas de medição de corrente podem operar automaticamente ou ser fixadas quando uma faixa específica for necessária. O procedimento demonstrado, por exemplo, mostra como a faixa mínima de medição de corrente pode ser alterada para 10 nA e como a velocidade de medição pode ser definida como NORMAL, correspondendo a um tempo de abertura de um ciclo da linha de energia. O controle de disparo também pode sincronizar ambos os canais e introduzir um atraso de medição definido; o exemplo configura um atraso de disparo de medição de 100 ms e especifica que as contagens de disparo da fonte e da medição correspondam ao número de pontos de varredura. Após a execução da varredura sincronizada, a medição Id-Vg do FET pode ser exibida diretamente como uma curva IV. O eixo Y pode ser alternado entre escala linear e logarítmica para examinar diferentes regiões de corrente, enquanto valores de medição individuais podem ser revisados como uma lista de dados. Juntos, o fornecimento sincronizado de tensão, a medição de corrente, o controle de conformidade, a seleção da faixa de medição, o acionamento e a análise gráfica formam a sequência completa de medição para a caracterização repetível da curva IV do FET usando uma Unidade de Medição de Fonte (SMU) de precisão.

Solução para caracterização de FET IV

A caracterização IV de FETs requer o fornecimento sincronizado de tensão e a medição de corrente no gate e no dreno, mantendo limites de conformidade independentes e condições de varredura controladas. Uma Unidade de Medição e Fonte (SMU) de precisão de dois canais oferece as funções necessárias de fonte e medição em um único instrumento, sendo que cada canal é capaz de fornecer tensão constante ou em varredura e medir a corrente resultante do dispositivo. As Unidades de Medição de Fonte (SMUs) de bancada da Keysight suportam a configuração de dois canais demonstrada para a caracterização IV de FETs. Um canal da SMU controla a porta, enquanto o segundo controla o dreno, permitindo a medição síncrona de Id-Vg do FET sem a necessidade de fontes de tensão e medidores de corrente separados. Os instrumentos combinam fornecimento de tensão, fornecimento de corrente, medição de tensão e medição de corrente, além de suportarem medições IV de quatro quadrantes. As configurações de conformidade impõem limites à tensão ou corrente fornecida para ajudar a evitar que um estímulo excessivo seja aplicado ao dispositivo. Para a caracterização de transistores, a interface gráfica do usuário no painel frontal permite configurar condições de fonte constante ou com varredura e exibir a medição IV do semicondutor resultante diretamente na Visualização Gráfica. A nota de aplicação também documenta faixas de medição de corrente automáticas e fixas, velocidade de medição selecionável, acionamento sincronizado, atraso de acionamento e listas de resultados de medição. Para medições em que o autoaquecimento do dispositivo possa afetar os resultados, as unidades de medição de fonte de bancada da Keysight também oferecem suporte à operação de medição pulsada. As configurações de medição e os dados podem ser salvos por meio da interface USB frontal, e os resultados gráficos de IV podem ser salvos como imagens de tela em formato JPEG. Para fluxos de trabalho controlados por PC, as opções compatíveis descritas na fonte incluem o PathWave BenchVue, o software PathWave IV Curve e o EasyEXPERT group+.
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