Come eseguire misurazioni sincronizzate dei FET

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Sincronizzazione delle misurazioni di gate e drain

Una misurazione sincronizzata di un transistor ad effetto di campo (FET) utilizza due canali coordinati dell’unità di misura della sorgente (Source Measure Unit) per controllare le condizioni elettriche al gate e al drain di un FET, acquisendo al contempo le misurazioni di corrente nei corrispondenti punti di tensione. Per una tipica misurazione Id-Vg di un FET, un canale è assegnato al gate e un secondo canale è assegnato al drain. Il canale del gate genera una variazione di tensione mentre misura la corrente, mentre il canale del drain stabilisce la tensione di drain richiesta mentre misura la corrente di drain. Entrambi i canali operano insieme in modo che le misurazioni vengano acquisite in condizioni coordinate di gate e drain. Nella configurazione illustrata, il Canale 1 è collegato al gate del FET ed è configurato per fornire tensione con un limite di compliance della corrente di gate pari a 1 µA. La sua tensione viene fatta variare linearmente da 0 V a 2 V utilizzando 101 punti, con incrementi di tensione di 20 mV. Il canale 2 è collegato al drain e configurato per mantenere 2 V sugli stessi 101 punti di misura, con la sua compliance di corrente impostata a 100 mA. I collegamenti High Force e Low Force forniscono i percorsi elettrici tra i due canali di misura e il dispositivo in prova. La caratterizzazione IV del FET che ne risulta registra la risposta della corrente di drain al variare della tensione di gate, consentendo di tracciare la tensione di gate in funzione della corrente di drain come caratteristica di trasferimento. La misurazione è quindi in grado di coordinare l’erogazione di tensione e l’acquisizione di corrente senza richiedere sorgenti di tensione e misuratori di corrente programmati in modo indipendente.

La sincronizzazione può essere controllata anche tramite i parametri di trigger dei due canali di misura. La procedura di caratterizzazione del transistor illustrata utilizza inizialmente la modalità di trigger automatico e mostra poi come entrambi i canali possano essere configurati per il trigger sincrono. Per la configurazione sincronizzata, il tipo di trigger sul Canale 1 e sul Canale 2 viene impostato su SYNC. Il conteggio del trigger di sorgente e quello del trigger di misura vengono entrambi configurati a 101, in corrispondenza dei 101 punti di scansione utilizzati nella misura. La nota applicativa specifica che i conteggi di trigger della sorgente e di misura devono essere pari al numero di punti di scansione. A entrambi i canali viene quindi applicato un ritardo di trigger di misura di 100 ms, dimostrando come sia possibile controllare la temporizzazione dell’acquisizione rispetto a ciascun punto di misura. Anche la velocità e l’intervallo di misura possono essere regolati nell’ambito della configurazione di misura sincronizzata. La procedura documentata mostra la velocità di misurazione NORMALE, corrispondente a un tempo di apertura pari a un ciclo di rete, nonché il funzionamento automatico dell’intervallo di corrente e un esempio che utilizza un intervallo di misurazione della corrente minimo di 10 nA. Dopo aver configurato i due canali, entrambi i relè di uscita vengono abilitati e viene attivata la scansione sincronizzata. La misurazione Id-Vg del FET risultante può essere visualizzata direttamente nella vista grafico (Graph View), dove la tensione di gate è selezionata per l’asse X e la corrente di drain misurata forma la caratteristica di trasferimento. È possibile selezionare una scala lineare o logaritmica dell’asse Y per visualizzare diverse regioni di corrente, mentre i singoli punti di misurazione della caratterizzazione IV del FET possono essere esaminati anche tramite l’elenco dei risultati di misura.

Soluzione per la misurazione sincronizzata dei FET

L'esecuzione di misurazioni sincronizzate su FET richiede due canali coordinati di sorgente di tensione e misurazione della corrente, in grado di applicare le condizioni di gate e drain mentre acquisiscono le misurazioni nei punti corrispondenti. Le unità di misura e sorgente (SMU) di precisione a doppio canale di Keysight offrono due canali con capacità di misurazione IV indipendente e la possibilità di fornire tensione e corrente costanti o variabili, consentendo il controllo del gate e del drain di un FET a tre terminali da un unico strumento. Per una misurazione sincronizzata dei FET, il Canale 1 può applicare la variazione della tensione di gate mentre il Canale 2 mantiene la polarizzazione del drain. Impostazioni di compliance indipendenti limitano l’uscita su ciascun canale, mentre le impostazioni di trigger sincronizzate coordinano l’erogazione e la misurazione. La misurazione Id-Vg del FET qui illustrata utilizza 101 punti di misurazione su ciascun canale e mostra come sia possibile configurare il trigger SYNC con un numero uguale di impulsi di trigger di sorgente e di misurazione e un ritardo del trigger di misurazione di 100 ms. Anche la velocità di misurazione e il funzionamento nell’intervallo di corrente possono essere configurati per adattarsi alle condizioni richieste per la caratterizzazione del transistor. L’interfaccia utente grafica sul pannello frontale supporta l’intero flusso di lavoro di caratterizzazione IV del FET senza richiedere un programma di test. La vista "Single View" consente di configurare in modo indipendente le condizioni di sorgente e di misura di ciascun canale, mentre la vista "Graph View" visualizza la curva IV risultante. I risultati delle misure possono essere inoltre esaminati sotto forma di elenco di dati. La nota applicativa documenta inoltre PathWave BenchVue, il software PathWave IV Curve e EasyEXPERT group+ come opzioni di controllo software per i flussi di lavoro di misura basati su PC.
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