テスト中に使用するケーブルがテスト システムの最大電圧定格を満たしていることを確認します。 パワーデバイスのオフ状態の特性評価では、高電圧、低電流のテストが頻繁に行われ、そのようなテストに必要な性能を達成できるケーブルが使用されます。
高電圧試験中は、適切な絶縁を確保し、漏れ電流とシステム静電容量の影響を最小限に抑えてください。
適切な断熱
耐電圧定格が試験システムの最大電圧以上のケーブルを使用してください。 低電流測定を実現するには、テスト フィクスチャに高品質の絶縁体を使用します。 DUT 抵抗と並列の絶縁抵抗により、測定誤差が生じます。 モデル 2657A ソース メジャー ユニット (SMU) では、最大 3kV の電圧がテスト回路に存在する可能性があるため、これらの絶縁体を流れる電流は、DUT を流れる測定電流に比べて比較的大きくなります。 良好な測定結果を得るには、絶縁抵抗が被試験デバイスの抵抗より数桁高いことを確認してください。
漏れ電流とシステム容量
ガードを使用して、テスト回路内の絶縁体の影響を最小限に抑えます。 ガーディングは、回路内の低インピーダンス ノードを高インピーダンス入力端子ノードとほぼ等電位にするための手法です。 図 1 では、高品質の絶縁体を使用しても、絶縁体からの電流漏れは依然として存在します。 この漏れは、ナノアンペア範囲の電流を測定するときに問題になる可能性があります。 保護によって測定がどのように改善されるかに注意してください。 漏れ電流は高抵抗測定ノード (HI) を通って流出するため、漏れ電流は測定に含まれません。
保護端子と高抵抗端子は同電位のため、保護電圧は危険な電圧です。 したがって、トライアキシャル ケーブルを使用して保護回路を装備し、オペレータを感電の危険から保護してください。 トライアキシャル ケーブルでは、高抵抗の端が中心導体に接続され、内側のシールドは保護用で、外側のシールドは接地されています。
保護により、システム容量の影響も最小限に抑えられます。 システム容量は、電圧源のセトリングと電流測定に影響を与えます。 テスト セットアップでは、コンデンサの充電と、予想されるデバイス測定ノイズ フロア以下の電流のセトリングが可能でなければなりません。 これらの設定の高インピーダンスの性質により、必然的にセトリング時間が長くなります。 一般的なトライアキシャル ケーブルの静電容量は約 40pF/ft です。 2 メートルまたは 3 メートルのケーブルの場合、キャパシタンスは数百ピコファラッドのオーダーであり、電圧セトリング時間はテスト セットアップの最大電流に応じて数十ミリ秒です。 トライアキシャル ケーブルの内部シールドに保護を配置することは、ケーブルの絶縁に電圧降下がないことを意味します。 したがって、この絶縁体の静電容量を充電する必要はありません。 定常状態では、2657A 型ソース メジャー ユニット (SMU) の仕様によると、ハイ インピーダンス端子 (HI) の保護電圧は 4mV 以内です。 ケースレーのモデル HV-CA-554 は、最大 3280V の保護電圧で信号を安全に伝送できる 3 軸高電圧ケーブルです。 ケースレーの HV-CA-554 ケーブルは、3kV 電圧、低電流測定システムのニーズを満たすことができます。 整定時間とリーク電流を最小限に抑えるために、ソース メジャー ユニット (SMU) 保護はデバイス ピンに直接適用されます。 そうすることで、システム内の他のコンデンサを充電する必要がなくなります。 保護電圧は 3kV にも達することがあるため、保護端子が他の導体から安全な距離にあることを確認することが重要です。
一部のシステムでは、同軸接続への変換が必要です。 高電圧試験の場合、SHV は業界標準の同軸コネクタです。 Keithley の SHV-CA-553 ケーブルの組み合わせにより、高電圧 3 軸 SHV からの変換が可能になります。 これらのケーブルはトライアキシャル ケーブルを使用して結合されるため、SHV に接続する前に可能な限りの保護を実装できます。 同軸接続を使用すると、保護終端のポイントから保護の利点が失われるため、パフォーマンスが低下します。 これは、ケーブルの残留静電容量とテスト システムの静電容量を充電する必要があることを意味します。
テスト フィクスチャを設計する場合、ユーザは、トライアキシャルから同軸への変換後にトレース長とデバイス接続長を短くすることにより、静電容量を最小限に抑えるための措置を講じることができます。
プロービング段階では、同軸接続への切り替えの影響はさらに大きくなる可能性があり、ケーブルと接続はウェーハのサイズとデバイスの向き (縦か横か) に依存します。 ケーブルの静電容量を考慮すると、プローブ ステーションの静電容量は容易にナノファラッドに達する可能性があり、その結果、コンデンサの充電時間と測定の整定時間が長くなります。
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