对超测量源表范围的漏源击穿电压进行测量的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种测量漏源击穿电压（BVDSS）的装置及方法，特别涉及一种对超测量源表范围的漏源击穿电压进行测量的装置及方法。

背景技术

如图1所示，场效应管的源极和漏极之间具有一个寄生的体二极管。在测量场效应管的漏源击穿电压（BVDSS）时，一般需要将该场效应管的栅极和源极短路接地，并在漏极电流达到一个特定值的时候，计算漏极和源极之间的电压U_DS=U_D-0 =U_D，就是所需的漏源击穿电压（BVDSS）。其中，所述漏极电流的特定值默认为250μA，不同器件的这一参数可能会不同，具体可参考器件的数据手册获知。

目前在进行上述测试时，通常将一个源-测量单元SMU连接在场效应管的漏极；所述源-测量单元SMU可以作为电压源和电流源使用，执行电流扫描和电压扫描，并进行电压和电流的测量工作。然而，任意一个具体型号的所述源-测量单元SMU能够输出或测量的最大电压或电流是固定的：例如，按照上文所述方式连线，使用一个输出电压范围在0~±1000V内可调的源-测量单元SMU，能够满足对一个漏源击穿电压（BVDSS）为1000V的场效应管的测试。

然而，如果遇到待测场效应管的漏源击穿电压（BVDSS）超过这一源-测量单元SMU测量范围的情况，例如只有在漏极和源极之间电压提升到1200V时，才能达到对漏极电流的特定值250μA的要求。则，原本最大输出1000V的源-测量单元SMU就不能满足测试要求，只能将该场效应管放置到其他测试台中，重新连接另一个输出电压范围更大（例如是0~±3300V）的源-测量单元进行测试。不仅操作繁琐，而且，配备新的电压范围更大的源-测量单元的成本也更高。

发明内容

本发明的目的是提供一种对超测量源表范围的漏源击穿电压进行测量的装置及方法，配合设置两个或三个较小电压范围的源-测量单元，来对漏极和源极之间的电压超过单个源-测量单元测量范围的场效应管的漏源击穿电压（BVDSS）进行测量，操作简单，也省却了配置大输出源-测量单元的成本，有效节约人力财力。

为了达到上述目的，本发明的第一个技术方案是提供一种对超测量源表范围的漏源击穿电压进行测量的方法，其特点是，包含：

步骤1、设置电压测量范围在0~±U1之间的第一源-测量单元； 

设置电压测量范围在0~±U2之间的第二源-测量单元；

设置电压测量范围在0~±U2之间的第三源-测量单元；

配合使用所述的第一、第二源-测量单元，或配合使用所述的第一到第三源-测量单元对场效应管进行漏源击穿电压测试，使得测试时所述场效应管的漏极和源极之间的电压在0 ~ a范围内调整，其中电压值a = |U1| + |U2|，且a大于等于该场效应管标称的漏源击穿电压；

步骤2、由所述第二源-测量单元，向所述场效应管的源极施加源极电压U_S，所述源极电压U_S的调整范围为 -U2 ≤U_S ≤ 0；

由所述第二源-测量单元或所述第三源-测量单元，向所述场效应管的栅极施加栅极电压U_G，并且，使所述栅极电压U_G与所述源极电压U_S的数值相等；

步骤3、由所述第一源-测量单元，向所述场效应管的漏极施加一个恒定的、达到特定值的漏极电流I_D； 

再由所述第一源-测量单元测量此时所述场效应管的漏极电压U_D；所测得的漏极电压U_D在0 ≤U_D ≤U1的范围内；

步骤4、计算测得的所述漏极电压U_D，与给出的源极电压U_S的差值，即U_DS=U_D-U_S，得到所述场效应管实际的漏源击穿电压。

所述场效应管的漏极电流I_D的特定值是250μA。

本发明的第二个技术方案是提供一种对超测量源表范围的漏源击穿电压进行测量的方法，其特点是，包含：

步骤1、设置电压测量范围在0~±U1之间的第一源-测量单元； 

设置电压测量范围在0~±U2之间的第二源-测量单元；

设置电压测量范围在0~±U2之间的第三源-测量单元；

配合使用所述的第一、第二源-测量单元，或配合使用所述的第一到第三源-测量单元对场效应管进行漏源击穿电压测试，使得测试时所述场效应管的漏极和源极之间的电压在0 ~ a范围内调整，其中电压值a = |U1| + |U2|，且a大于等于该场效应管标称的漏源击穿电压；

步骤2、由所述第二源-测量单元，向所述场效应管的源极施加源极电压U_S，所述源极电压U_S的调整范围为 -U2 ≤U_S ≤ 0；

由所述第二源-测量单元或所述第三源-测量单元，向所述场效应管的栅极施加栅极电压U_G，并且，使所述栅极电压U_G与所述源极电压U_S的数值相等；

步骤3、由所述第一源-测量单元在0 ≤U_D ≤U1的范围内进行电压扫描，来向所述场效应管的漏极施加漏极电压U_D； 

由所述第一源-测量单元测量所述场效应管的漏极电流I_D，再由所述第二源-测量单元测量所述场效应管的源极电流I_S；

步骤4、当测得的漏极电流I_D和源极电流I_S都达到同一个特定值时，停止电压扫描，并记录此时所述第一源-测量单元输出的漏极电压U_D；

计算所述漏极电压U_D与所述源极电压U_S的差值，即U_DS=U_D-U_S，得到所述场效应管实际的漏源击穿电压。

所述场效应管的漏极电流I_D和源极电流I_S的特定值是250μA。

本发明的第三个技术方案是提供一种对超测量源表范围的漏源击穿电压进行测量的装置，其特点是，包含：

电压测量范围在0~±U1之间的第一源-测量单元，其与待测场效应管的漏极连接；所述第一源-测量单元向漏极施加恒定的、达到特定值的漏极电流I_D，并对应检测漏极电压U_D；或者所述第一源-测量单元通过在0 ≤U_D ≤U1的范围内进行电压扫描，来向漏极施加漏极电压U_D，并对应检测漏极电流I_D；

电压测量范围在0~±U2之间的第二源-测量单元，其与所述场效应管的源极连接，_-在 -U2 ≤U_S ≤ 0范围内向源极施加源极电压U_S，并对应检测源极电流I_S；

电压测量范围在0~±U2之间的第三源-测量单元；

所述场效应管的栅极与所述第二源-测量单元或所述第三源-测量单元连接；由所述第二源-测量单元或所述第三源-测量单元_-在 -U2 ≤U_G ≤ 0范围内施加栅极电压U_G，并且所述栅极电压U_G与所述源极电压U_S的数值相等；

通过所述的测量装置对场效应管进行漏源击穿电压测试时，所述场效应管的漏极和源极之间的电压在0~a范围内调整，其中电压值a = |U1| + |U2|，且a大于等于该场效应管标称的漏源击穿电压。

所述场效应管的漏极电流I_D的特定值是250μA。

与现有技术相比，本发明所述对超测量源表范围的漏源击穿电压进行测量的装置及方法，其优点在于：本发明中使用两个或三个小测量范围的源-测量单元，对一个漏源击穿电压BVDSS超过单个源-测量单元测量范围的场效应管进行测试：向栅极和源极施加相等的负压，当漏极电流达到特定值时，计算场效应管的漏极和源极之间的电压差值，得到该场效应管的漏源击穿电压BVDSS。使用本发明所述装置及方法，操作简单，也省却了配置大输出源-测量单元的成本，有效节约人力财力。

附图说明

图1是现有漏源击穿电压的测量方法的连线布置示意图。

图2是本发明所述对超测量源表范围的漏源击穿电压进行测量的装置及方法的一种连线布置示意图；

图3是本发明所述对超测量源表范围的漏源击穿电压进行测量的装置及方法的另一种连线布置示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

参见图2所示，在本发明所述对超测量源表范围的漏源击穿电压进行测量的装置及方法的一种连线结构中，具体设置有三个源-测量单元SMU1、SMU2和SMU3。其中，第一源-测量单元SMU1，其与待测场效应管的漏极连接，用来施加并检测漏极电压U_D或漏极电流I_D；第二源-测量单元SMU2，其与该场效应管的源极连接，用来施加源极电压U_S并检测源极电流I_S；第三源-测量单元SMU3，其与该场效应管的栅极连接来施加栅极电压U_G，并且使其输出的栅极电压U_G，始终与第三源-测量单元SMU3输出的源极电压U_S相等。

为了方便描述，将假设这三个源-测量单元SMU1、SMU2和SMU3，其各自可输出并测量的电压范围一致，例如为0 ~±1000V。而在实际应用中，不同产品型号的各个源-测量单元，其各自可以调节输出及检测的电压范围不同，因此并不限于上述数值；另外，在实际应用时，这三个源测量单元的电压范围可以是相同的，也可以是各自不同的。

假设一个待测试的场效应管标称的漏源极穿电压BVDSS为1200V，超过了单个源-测量单元1000V的测量范围。则，一种测量方法中，首先将输出的源极电压U_S和栅极电压U_G调节为相等的负压值，U_G=U_S <0（例如U_S为 -200V），控制第一源-测量单元SMU1向漏极输出恒定的、达到特定值（例如是250μA）的漏极电流I_D，由第一源-测量单元SMU1测量此时的漏极电压U_D（测得U_D为1000V）；再计算此时漏极和源极之间的电压差值U_DS=U_D-U_S=1000–(-200) =1200V，即为所需的漏源击穿电压BVDSS。

另一种测量方法中，同样先将输出的源极电压U_S和栅极电压U_G调节为相等的负压值，U_G=U_S <0（例如U_S为 -200V），由第一源-测量单元SMU1对漏极电压U_D使用锯齿波信号Vramp进行电压扫描：直到第一源-测量单元SMU1测得的漏极电流I_D，以及第二源-测量单元SMU2测得的源极电流I_S都达到特定值（默认250uA）时停止电压扫描，并记录下第一源-测量单元SMU1输出的漏极电压U_D（为1000V），计算此时漏极和源极之间的电压差值U_DS=U_D-U_S=1000–(-200) =1200V，得到所需的漏源击穿电压BVDSS。

可知，由各自电压范围在0~±1000V之间的三个所述的源-测量单元SMU1、SMU2和SMU3配合调节，能够在待测的场效应管的漏极和源极之间获得的电压在0~2000V之间，因而可以对漏源击穿电压BVDSS在这一电压范围内的场效应管进行测试。

另外，由于源极电压U_S和栅极电压U_G的数值始终相等，则在图3所示的另一种连线结构中，可以仅使用两个源-测量单元SMU1和SMU2来实现：其中，第一源-测量单元SMU1的连线与上述相同，与待测场效应管的漏极连接并向其施加漏极电压U_D或漏极电流I_D；而使第二源-测量单元SMU2，分别连接到待测场效应管的漏极和栅极，并对应提供了相等的源极电压U_S和栅极电压U_G。图3所示的连线结构，其工作原理及技术效果与图2所示的相类似，这里不再赘述。

综上所述，若第一源-测量单元SMU1的输出并测量的电压范围为0 ~±U1，则使漏极电压U_D在0 ~+U1中调节；第二源-测量单元SMU2（图2、图3中）或第三源-测量单元SMU3（图2中）的输出范围为0 ~±U2，则使源极电压U_S和栅极电压U_G的数值相等，都在 -U2 ~0中调节，那么就可以在待测的场效应管的漏极和源极之间获得0 ~ a（a = |U1| + |U2|）的电压，从而对漏源击穿电压BVDSS在这个电压范围0 ~ a内的场效应管进行测试。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。