Comment effectuer des mesures synchronisées sur des transistors à effet de champ (FET)

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Synchronisation des mesures de la grille et du drain

Une mesure synchronisée d’un transistor à effet de champ (FET) utilise deux canaux coordonnés d’une unité de mesure de source (Source Measure Unit) pour contrôler les conditions électriques au niveau de la grille et du drain d’un FET tout en effectuant des mesures de courant aux points de tension correspondants. Pour une mesure Id-Vg typique d’un FET, un canal est affecté à la grille et un second canal est affecté au drain. Le canal de grille génère un balayage de tension tout en mesurant le courant, tandis que le canal de drain établit la tension de drain requise tout en mesurant le courant de drain. Les deux canaux fonctionnent de concert afin que les mesures soient acquises dans des conditions coordonnées au niveau de la grille et du drain. Dans la configuration présentée, le canal 1 est connecté à la grille du FET et configuré pour fournir une tension avec une limite de conformité de courant de grille de 1 µA. Sa tension est balayée linéairement de 0 V à 2 V en 101 points, ce qui produit des incréments de tension de 20 mV. Le canal 2 est connecté au drain et configuré pour maintenir une tension de 2 V sur les mêmes 101 points de mesure, avec une conformité de courant fixée à 100 mA. Les connexions « High Force » et « Low Force » assurent les chemins électriques entre les deux canaux de mesure et le dispositif sous test. La caractérisation IV du FET qui en résulte enregistre la réponse du courant de drain en fonction des variations de la tension de grille, ce qui permet de tracer la tension de grille en fonction du courant de drain sous forme de caractéristique de transfert. La mesure permet ainsi de coordonner la fourniture de tension et l’acquisition de courant sans nécessiter de sources de tension et d’ampèremètres programmés indépendamment.

La synchronisation peut également être contrôlée via les paramètres de déclenchement des deux canaux de mesure. La procédure de caractérisation des transistors présentée utilise dans un premier temps le mode de déclenchement automatique, puis montre comment configurer les deux canaux pour un déclenchement synchrone. Pour la configuration synchronisée, le type de déclenchement des canaux 1 et 2 est défini sur « SYNC ». Le nombre de déclenchements de source et le nombre de déclenchements de mesure sont tous deux réglés sur 101, ce qui correspond aux 101 points de balayage utilisés dans la mesure. La note d'application précise que les nombres de déclenchements de source et de mesure doivent être égaux au nombre de points de balayage. Un délai de déclenchement de mesure de 100 ms est ensuite appliqué aux deux canaux, ce qui montre comment la synchronisation de l'acquisition peut être contrôlée par rapport à chaque point de mesure. La vitesse et la plage de mesure peuvent également être ajustées dans le cadre de la configuration de mesure synchronisée. La procédure documentée présente la vitesse de mesure NORMALE, correspondant à un temps d’ouverture d’un cycle de ligne électrique, ainsi que le fonctionnement en plage de courant automatique et un exemple utilisant une plage de mesure de courant minimale de 10 nA. Une fois les deux canaux configurés, les deux relais de sortie sont activés et le balayage synchronisé est déclenché. La mesure Id-Vg du FET qui en résulte peut être affichée directement dans la vue graphique (Graph View), où la tension de grille est sélectionnée pour l’axe X et où le courant de drain mesuré forme la caractéristique de transfert. Il est possible de choisir une échelle linéaire ou logarithmique pour l’axe Y afin de visualiser différentes plages de courant, tandis que les points de mesure individuels de la caractérisation IV du FET peuvent également être consultés via la liste des résultats de mesure.

Solution de mesure synchronisée des FET

La réalisation de mesures synchronisées sur des transistors à effet de champ (FET) nécessite deux canaux coordonnés de source de tension et de mesure de courant, capables d’appliquer des conditions de grille et de drain tout en effectuant des mesures aux points correspondants. Les unités de mesure de source (SMU) de précision à double canal de Keysight offrent deux canaux dotés d’une capacité de mesure IV indépendante et permettant de fournir une tension et un courant constants ou balayés, ce qui permet de contrôler la grille et le drain d’un FET à trois bornes à partir d’un seul instrument. Pour une mesure synchronisée d’un FET, le canal 1 peut appliquer le balayage de tension de grille tandis que le canal 2 maintient la polarisation du drain. Des réglages de conformité indépendants limitent la sortie sur chaque canal, tandis que des réglages de déclenchement synchronisés coordonnent la fourniture de courant et la mesure. La mesure Id-Vg d’un FET présentée ici utilise 101 points de mesure sur chaque canal et montre comment le déclenchement SYNC peut être configuré avec un nombre égal de déclenchements de source et de mesure, ainsi qu’un délai de déclenchement de mesure de 100 ms. La vitesse de mesure et la plage de courant peuvent également être configurées pour s’adapter aux conditions requises pour la caractérisation du transistor. L’interface utilisateur graphique du panneau avant prend en charge l’ensemble du flux de travail de caractérisation IV des FET sans nécessiter de programme de test. Le mode « Single View » permet de configurer indépendamment les conditions de source et de mesure de chaque canal, tandis que le mode « Graph View » affiche la courbe IV obtenue. Les résultats de mesure peuvent également être consultés sous forme de liste de données. La note d’application présente en outre PathWave BenchVue, le logiciel PathWave IV Curve et EasyEXPERT group+ comme options de contrôle logiciel pour les flux de travail de mesure sur PC.
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