这篇博文介绍如何使用常见的设备——源测量单元(SMU)来进行漏电流测试，并介绍了一种基于高压放大器的简化电路，该电路可以驱动电压和测量电流。在本博文中，您将了解如何使用这两种方法进行MOSFET漏电流测试。 MOSFET是开关和汽车应用中的常见元件，支持低电压或高电压摆幅，电流驱动范围广泛。 大功率应用的数量不断增加，拉动了对功率MOSFET的需求。为了生产更多的功率MOSFET，需要提高制造测试能力。除了现有的半导体ATE供应商外，很多公司都在开发能够满足功率MOSFET测试需要的产品。 在功率MOSFET生产线上，每个元件都要进行测试，确保其符合数据手册规格要求。漏电流是一个关键的性能指标，在高压设备中测试具有一定的挑战性。 以英飞凌的功率MOSFET IPA100N08N3为例。图1显示了IPA100N08N3数据手册中的电气特性。
图1 栅极漏电流一般通过驱动电压和测量相应电流来确定。由于氧化物的质量或材料的物理特性，漏电流可能会有所不同。 对于IPA100N08N3，当VGS、VDS=0V时，IGSS的最大值应低于100nA。通过这项IGSS漏电测试，可以判断哪些是可以交付客户的优质零件，哪些是要丢弃的不合格零件。 一般来说，MOSFET栅极驱动器电压范围为+-20V，GaN可能更低。图2显示用于测试栅极漏电流值的基本拓扑结构。
图2 首先介绍源测量单元(SMU)法，然后介绍一个简化的电压驱动、电流测量电路。 SMU SMU是一个具有测量功能的四象限源电流/吸电流操作设备，它采用FVMI（电压驱动、电流测量）和FIMV（电流驱动、电压测量）模式。它可以提供指定的电压并测量电流。它也可以提供指定的电流，然后测量通过DUT的电压。
SMU可以实现非常低的电流范围（nA，pA），分辨率为fA，甚至aA。因此，毫无疑问，SMU可以准确测量MOSFET漏电流。图3以Tektronix SMU2450的规格为例。
图3 图4显示用于测试漏电流的典型拓扑结构。请注意，进行MOSFET漏电流测试需要三个SMU通道。
图4 FVMI模式：设定通常来自DAC的输出电压，由功率级放大，通过选定的检测电阻测量范围内的电流，将DUT中施加的电压反馈给输出电压点，使DUT电压等于设定电压。 FIMV模式：设定通常来自DAC的输出电流，由功率级放大，通过选定的检测电阻测量范围内的电流，将检测电阻的电压反馈给输出电流设置点，确保流经DUT的电流等于设定电流。 图5显示典型的模拟环路控制SMU框图。
图5 部分推荐部件如表1所示：
还有数字环路控制SMU，它需要一个比模拟环路控制SMU具有更高精度和速度的ADC。数字环路控制SMU示例如图6所示。
图6 有关基于AD5522 PMU（参数测量单元）IC的SMU解决方案，请参阅ADI多通道源测量单元解决方案指南。本指南中的系统框图如下所示：
简化的电压驱动、电流测量电路 图7是测试漏电流的基本框图。 图7 电压源V1设定放大器(ADHV4702-1)同相输入节点的电压，根据简单的运算放大器理论，反相输入与之相等(V+=V-)。如果放大器偏置电流与MOSFET漏电流相比足够低，并且放大器的共模电压大于施加到MOSFET的电压加上检测电阻R的电压，则MOSFET栅极的漏电流将会通过电阻R1。
IGSS =(Vout-V1)/R
图8和图9是使用ADHV4702-1的LTSpice仿真图。建议使用10MOhm的检测电阻来测量10nA的漏电流。检测电阻上的电压从100.00801mv到99.981308mv不等，这表明在-20V到20V的直流电压扫描范围内，ADHV4702-1具有低偏置电流（25℃时为+-2pA），因此可以轻松测量10nA。
图8
图9 图10和图11显示基于高压放大器的漏电流测试的推荐信号链和电路板实现。 图10
图11 综上所述，我们讨论了两种使用标准SMU和简化的电压驱动、测量电流电路来测试漏电流的方法。SMU的功能非常强大，该设备可用于多种测试，但解决方案非常复杂，成本也很高。使用高压放大器元件的简化电路方法简单，可达到预期效果，成本低，但功能有限。 |
