FETの同期測定を行う方法

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ゲートおよびドレイン測定の同期

同期電界効果トランジスタ（FET）測定では、2つの協調したソース・メジャー・ユニット（SMU）チャネルを使用して、対応する電圧ポイントで電流測定を取得しながら、FETのゲートとドレインにおける電気的条件を制御します。一般的なFETのId-Vg測定では、1つのチャネルがゲートに割り当てられ、2番目のチャネルがドレインに割り当てられます。ゲートチャネルは電流を測定しながら電圧スイープを供給し、ドレインチャネルはドレイン電流を測定しながら必要なドレイン電圧を確立します。両方のチャネルが連動して動作するため、協調されたゲートおよびドレイン条件の下で測定が取得されます。示された構成では、チャネル1がFETゲートに接続され、1 µAのゲート電流コンプライアンス制限で電圧供給を行うように設定されています。その電圧は101ポイントを使用して0 Vから2 Vまで直線的にスイープされ、20 mVの電圧インクリメントを生成します。チャネル2はドレインに接続され、電流コンプライアンスを100 mAに設定した状態で、同じ101個の測定ポイントにわたって2 Vを維持するように設定されています。High ForceおよびLow Force接続により、2つの測定チャネルと被測定デバイスの間に電気的経路が提供されます。結果として得られるFETのIV特性評価では、ゲート電圧の変化に伴うドレイン電流の応答が記録され、ゲート電圧をドレイン電流に対してプロットして伝達特性として表すことができます。したがって、この測定では、個別にプログラミングされた電圧源や電流計を必要とせずに、電圧供給と電流取得を協調させることができます。

同期は、2つの測定チャネルのトリガパラメータを介して制御することもできます。実証されたトランジスタ特性評価手順では、最初に自動トリガモードを使用し、次に両方のチャネルを同期トリガ用に設定する方法を示しています。同期構成の場合、チャネル1およびチャネル2のトリガタイプが「SYNC」に変更されます。ソース・トリガ・カウントと測定・トリガ・カウントは、測定で使用される101個のスイープ・ポイントに対応して、それぞれ101に設定されます。アプリケーションノートでは、ソース・トリガ・カウントと測定・トリガ・カウントがスイープ・ポイントの数に等しくなければならないことが指定されています。次に、100 msの測定トリガ遅延が両方のチャネルに適用され、各測定ポイントに対して取得タイミングをどのように制御できるかを示します。測定速度とレンジも、同期測定セットアップの一部として調整できます。文書化された手順では、1電力線サイクルのアパチャ時間に対応する「NORMAL」測定速度のほか、自動電流レンジ動作、および10 nAの最小電流測定レンジを使用した例を示しています。2つのチャネルが設定された後、両方の出力リレーが有効になり、同期スイープがトリガされます。結果として得られるFETのId-Vg測定はグラフビューに直接表示でき、そこではX軸にゲート電圧が選択され、測定されたドレイン電流によって伝達特性が形成されます。異なる電流領域を表示するために、線形または対数のY軸スケーリングを選択できるほか、個々のFETのIV特性評価測定ポイントを測定結果リストから確認することもできます。

FETの同期測定ソリューション

同期FET測定を実行するには、対応するポイントで測定を取得しながらゲートおよびドレイン条件を適用できる、2つの協調した電圧ソースおよび電流測定チャネルが必要です。キーサイトの2チャネル高精度ソース・メジャー・ユニット（SMU）は、独立したIV測定機能と、定電圧／定電流またはスイープ電圧／スイープ電流を供給する機能を備えた2つのチャネルを提供し、3端子FETのゲートとドレインを1台の機器から制御できるようにします。同期FET測定では、チャネル1がゲート電圧スイープを適用し、チャネル2がドレインバイアスを維持できます。独立したコンプライアンス設定により各チャネルの出力が制限され、同期されたトリガ設定によりソースと測定が協調されます。実証されたFETのId-Vg測定では、各チャネルで101個の測定ポイントを使用し、同じソースおよび測定トリガカウントと100 msの測定トリガ遅延を指定してSYNCトリガをどのように設定できるかを示しています。測定速度と電流レンジ動作も、必要なトランジスタ特性評価条件に合わせて設定できます。フロントパネルのグラフィカル・ユーザー・インターフェースは、テストプログラムを必要とせずに、完全なFETのIV特性評価ワークフローをサポートします。「Single View」により各チャネルのソースおよび測定条件を個別に設定できる一方で、「Graph View」には結果のIV曲線を表示できます。測定結果はデータリストとして検査することもできます。アプリケーションノートにはさらに、PCベースの測定ワークフロー向けのソフトウェア制御オプションとして、PathWave BenchVue、PathWave IV Curveソフトウェア、およびEasyEXPERT group+が記載されています。
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