确保测试期间使用的电缆符合测试系统的最大额定电压。 在功率器件断态表征过程中经常会遇到高电压、低电流测试,而使用能够达到此类测试所需性能的电缆。
在高压测试期间,确保足够的绝缘并尽量减少泄漏电流和系统电容的影响。

适当的绝缘
使用耐压等级至少为测试系统最大电压的电缆。 要实现低电流测量,请在测试夹具中使用高质量的绝缘体。 与 DUT 电阻并联的绝缘电阻会引入测量误差。 使用 2657A 型源测量单元 (SMU),测试电路中可能存在高达 3kV 的电压,因此通过这些绝缘体的电流相对于通过 DUT 的测量电流而言相对较大。 为获得良好的测量结果,请确保绝缘电阻比被测设备的电阻高几个数量级。

漏电流和系统电容
使用防护装置将绝缘体在测试电路中的影响降至最低。 保护是一种强制电路中的低阻抗节点与高阻抗输入终端节点近似等电位的技术。 在图 1 中,即使使用高质量的绝缘体,绝缘体的电流泄漏仍然存在。 当测量纳安级电流时,这种泄漏可能会产生问题。 注意保护如何改进测量。 漏电流会通过高阻测量节点(HI)流出,因此漏电流不计入测量。
由于保护端与高阻端处于同一电位,因此保护电压为危险电压。 因此,使用三同轴电缆布防保护电路,保护操作人员免受电击危险。 在三同轴电缆中,高阻端与中心导体相连,内屏蔽起保护作用,外屏蔽接地。

保护还可以最大限度地减少系统电容的影响。 系统电容影响电压源稳定和电流测量。 测试设置必须允许电容器充电,并使稳定电流等于或低于预期的设备测量本底噪声。 这些设置的高阻抗特性将不可避免地导致较长的建立时间。 常见的三轴电缆电容约为 40pF/ft。 对于两米或三米长的电缆,电容约为几百皮法,电压稳定时间为数十毫秒,具体取决于测试装置的最大电流。 将保护置于三同轴电缆的内屏蔽层意味着电缆绝缘层没有电压降。 因此,这个绝缘体的电容不需要充电。 根据 2657A 型源测量单元 (SMU) 的规格,在稳态条件下,高阻抗端子 (HI) 的保护电压在 4mV 以内。 Keithley 的 HV-CA-554 型是一种三轴高压电缆,能够安全传输信号,保护电压高达 3280V。 Keithley 的 HV-CA-554 电缆可以满足 3kV 电压、低电流测量系统的需要。 为了最大限度地减少建立时间和泄漏电流,源测量单元 (SMU) 保护直接作用于器件引脚。 这样做可以避免为系统中的其他电容器充电的需要。 由于保护电压可能高达 3kV,因此确保保护端子与其他导体保持安全距离非常重要。

在某些系统中,需要转换为同轴连接。 对于高压测试,SHV 是行业标准的同轴连接器。 Keithley 的 SHV-CA-553 电缆组合允许从高压三轴 SHV 进行转换。 这些电缆使用三轴电缆组合在一起,以便在连接到 SHV 之前可以实施尽可能多的保护。 使用同轴连接会导致性能下降,因为从保护端接点失去了保护的好处。 这意味着剩余电缆电容和测试系统电容必须充电。
在设计测试夹具时,用户可以采取措施通过减少三轴到同轴转换后的走线长度和设备连接长度来最小化电容。
在探测阶段,切换到同轴连接的影响可能更大,其中电缆和连接取决于晶圆尺寸和器件方向(垂直或横向)。 如果将电缆电容考虑在内,探针台中的电容很容易达到纳法拉,从而导致更长的电容器充电时间和测量稳定时间。

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