FETのIV特性曲線の評価方法

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FET伝達特性の測定

電界効果トランジスタ（FET）のIV特性評価では、デバイスのゲート端子およびドレイン端子における協調的な電圧供給と電流測定が必要です。一般的なFETのId-Vg測定では、1つのチャネルがゲートにスイープ電圧を印加し、もう1つのチャネルが必要なドレインバイアスを確立します。伝達特性を生成し、ドレイン電流がゲート電圧の関数としてどのように変化するかを示すために、各電圧ステップで電流測定が取得されます。デュアルチャネルのソース・メジャー・ユニットは、電圧ソースおよび電流測定機能を同期して実行できるため、測定構成を、独立して制御される2つのチャネルを備えた1台の機器に簡素化できます。ゲートチャネルは電圧ソースとして設定され、電流を測定しながら定義された開始電圧から停止電圧までステップ状に変化します。ドレインチャネルは、必要な電圧バイアスを印加し、対応するドレイン電流を測定します。測定構成の例では、ゲート電圧は101個の測定ポイント（20 mVステップに対応）を使用して0 Vから2 Vまでスイープされ、一方ドレインは同じ101個のポイントにわたって2 Vに維持されます。電流コンプライアンスは各チャネルで個別に設定され、ゲートチャネルでは1 µAの制限、ドレインチャネルでは100 mAの制限が設定されます。結果として得られるFETのIV特性評価データは、ゲート電圧対ドレイン電流としてプロットして、デバイスの伝達特性を作成できます。次に、トランジスタ応答のどの部分を検査する必要があるかに応じて、線形または対数のグラフスケーリングを選択できます。この同期された半導体IV測定構成により、体系的なトランジスタ特性評価に必要な電圧および電流データが得られます。

測定構成では、適切なレンジ、タイミング、接続、およびデータ表示の設定も必要です。各測定チャンネルからのHigh ForceおよびLow Force接続はテストフィクスチャを介してFETに接続され、一方のチャンネルがゲートを制御し、もう一方のチャンネルがドレインを制御します。ソース端子は、測定構成に必要な共通接続を提供します。デバイスが接続されると、各チャンネルは、ソース機能、ソース値、コンプライアンス制限、測定パラメータ、スイープモード、スイープポイント、およびトリガについて個別に設定できます。電流測定レンジは、自動的に動作させることも、特定のレンジが必要なときに固定することもできます。例えば、実証された手順では、最小電流測定レンジを10 nAに変更する方法や、1電力線サイクルのアパチャ時間に対応する測定速度を「NORMAL」に設定する方法を示しています。トリガ制御によって、両方のチャンネルを同期させ、定義された測定遅延を導入することもできます。この例では、100 msの測定トリガ遅延を設定し、ソースおよび測定トリガカウントがスイープポイントの数に対応することを指定しています。同期スイープが実行された後、測定されたFETのId-Vg測定結果をIV曲線として直接表示できます。Y軸を線形スケーリングと対数スケーリングの間で切り替えて異なる電流領域を検査できる一方、個々の測定値をデータリストとして確認することもできます。このように、同期された電圧供給、電流測定、コンプライアンス制御、測定レンジの選択、トリガ、およびグラフィカル分析が一体となって、高精度ソース・メジャー・ユニットを使用した再現性のあるFETのIV特性評価のための完全な測定シーケンスを形成します。

FET IV特性評価ソリューション

FETのIV特性評価を実行するには、独立したコンプライアンス制限と制御されたスイープ条件を維持しながら、ゲートおよびドレインでの同期された電圧供給と電流測定が必要です。デュアルチャネル高精度ソース・メジャー・ユニット（SMU）は、必要なソース機能と測定機能を1台の機器で提供し、各チャネルが定電圧またはスイープ電圧を供給して結果のデバイス電流を測定することができます。キーサイトのベンチトップ・ソース・メジャー・ユニット（SMU）は、FETのIV特性評価で実証された2チャネル構成をサポートしています。1つのSMUチャネルがゲートを制御し、2番目のチャネルがドレインを制御するため、個別の電圧源や電流計なしで同期FET Id-Vg測定が可能になります。これらの機器は、電圧供給、電流供給、電圧測定、電流測定を組み合わせ、4象限IV測定をサポートします。コンプライアンス設定により、供給される電圧または電流に制限が課されるため、過剰な刺激がデバイスに印加されるのを防ぐことができます。トランジスタの特性評価では、フロントパネルのグラフィカル・ユーザー・インターフェースにより、定常またはスイープされたソース条件を設定し、結果の半導体IV測定をグラフビューに直接表示できます。アプリケーションノートには、自動および固定の電流測定レンジ、選択可能な測定速度、同期トリガ、トリガ遅延、および測定結果リストも記載されています。デバイスの自己加熱が結果に影響を与える可能性のある測定では、キーサイトのベンチトップ・ソース・メジャー・ユニットはパルス測定動作もサポートしています。測定設定とデータはフロントUSBインターフェースを介して保存でき、グラフィカルなIV結果はJPEG画面画像として保存できます。ソースに記載されているPC制御ワークフロー向けのサポート対象オプションには、PathWave BenchVue、PathWave IV Curveソフトウェア、およびEasyEXPERT group+が含まれます。
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