Assicurarsi che i cavi utilizzati durante il test soddisfino la tensione nominale massima del sistema di test. Durante la caratterizzazione dello stato off dei dispositivi di alimentazione si incontrano spesso test ad alta tensione e bassa corrente e vengono utilizzati cavi in grado di raggiungere le prestazioni richieste per tali test.
Durante i test ad alta tensione, garantire un isolamento adeguato e ridurre al minimo gli effetti della corrente di dispersione e della capacità del sistema.
Isolamento adeguato
Utilizzare un cavo con una tensione nominale di resistenza pari almeno alla tensione massima del sistema di prova. Per ottenere misurazioni a bassa corrente, utilizzare isolatori di alta qualità nel dispositivo di prova. La resistenza di isolamento in parallelo con la resistenza del DUT introdurrà errori di misurazione. Con la Source Measure Unit (SMU) modello 2657A, nel circuito di prova possono essere presenti tensioni fino a 3kV, quindi la corrente attraverso questi isolanti è relativamente grande rispetto alla corrente misurata attraverso il DUT. Per ottenere buoni risultati di misurazione, assicurarsi che la resistenza di isolamento sia di diversi ordini di grandezza superiore alla resistenza del dispositivo in prova.
Corrente di dispersione e capacità del sistema
Utilizzare protezioni per ridurre al minimo gli effetti degli isolanti nel circuito di prova. La protezione è una tecnica per forzare un nodo a bassa impedenza in un circuito ad essere approssimativamente equipotenziale con un nodo terminale di ingresso ad alta impedenza. Nella Figura 1, anche con un isolante di alta qualità, esiste ancora una dispersione di corrente dall'isolatore. Questa dispersione può essere problematica quando si misurano correnti nell'intervallo dei nanoampere. Nota come la protezione migliora la misurazione. La corrente di dispersione fluirà attraverso il nodo di misurazione ad alta resistenza (HI), pertanto la corrente di dispersione non è inclusa nella misurazione.
Poiché il terminale di protezione e il terminale ad alta resistenza sono allo stesso potenziale, la tensione di protezione è una tensione pericolosa. Pertanto, utilizzare cavi triassiali per armare i circuiti di protezione e proteggere gli operatori dai rischi di scosse elettriche. In un cavo triassiale, l'estremità ad alta resistenza è collegata al conduttore centrale, lo schermo interno serve per la protezione e lo schermo esterno è collegato a terra.
La protezione minimizza anche gli effetti della capacità del sistema. La capacità del sistema influisce sull'assestamento della sorgente di tensione e sulla misurazione della corrente. La configurazione del test deve consentire la carica dei condensatori e l'assestamento della corrente pari o inferiore al rumore di fondo previsto per la misurazione del dispositivo. La natura ad alta impedenza di queste impostazioni comporterà inevitabilmente lunghi tempi di assestamento. Una comune capacità del cavo triassiale è di circa 40pF/ft. Per un cavo di due o tre metri, la capacità è dell'ordine di poche centinaia di picofarad e il tempo di assestamento della tensione è di decine di millisecondi, a seconda della corrente massima della configurazione del test. Posizionando la protezione sullo schermo interno del cavo triassiale si evita la caduta di tensione nell'isolamento del cavo. Pertanto, non è necessario caricare la capacità di questo isolante. In condizioni stazionarie, la tensione di protezione del terminale ad alta impedenza (HI) è entro 4 mV secondo le specifiche dell'unità di misura della sorgente (SMU) modello 2657A. Il modello HV-CA-554 di Keithley è un cavo triassiale ad alta tensione in grado di trasmettere in sicurezza segnali con tensioni di protezione fino a 3280 V. Il cavo HV-CA-554 di Keithley è in grado di soddisfare le esigenze dei sistemi di misurazione di tensione a 3 kV e bassa corrente. Per ridurre al minimo il tempo di assestamento e la corrente di dispersione, la protezione dell'unità di misura della sorgente (SMU) va direttamente ai pin del dispositivo. In questo modo si evita la necessità di caricare altri condensatori nel sistema. Poiché la tensione di protezione può raggiungere i 3kV, è importante assicurarsi che il terminale di protezione sia a distanza di sicurezza dagli altri conduttori.
In alcuni sistemi è necessaria la conversione in una connessione coassiale. Per i test ad alta tensione, SHV è il connettore coassiale standard del settore. La combinazione di cavi SHV-CA-553 di Keithley consente la conversione da SHV triassiali ad alta tensione. Questi cavi sono combinati utilizzando cavi triassiali in modo da poter implementare la massima protezione possibile prima del collegamento all'SHV. L'utilizzo di una connessione coassiale risulterà in un peggioramento delle prestazioni perché i vantaggi della protezione vengono persi dal punto di terminazione della protezione. Ciò significa che la capacità residua del cavo e la capacità del sistema di test devono essere caricate.
Durante la progettazione di un dispositivo di prova, l'utente può adottare misure per ridurre al minimo la capacità riducendo le lunghezze delle tracce e le lunghezze delle connessioni del dispositivo dopo la conversione da triassiale a coassiale.
Nella fase di sondaggio, l'impatto del passaggio alle connessioni coassiali può essere ancora maggiore, dove i cavi e le connessioni dipendono dalle dimensioni del wafer e dall'orientamento del dispositivo (verticale o laterale). Se si tiene conto della capacità del cavo, la capacità nella stazione della sonda può facilmente raggiungere i nanofarad, con conseguenti tempi di ricarica del condensatore e tempi di assestamento della misurazione più lunghi.
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