中心議題：

• 探討正確操作加速RF器件測試的方法
• 學習二極管、RF功率三極管測試方法

解決方案：

• 采用各種數字萬用表
  
  、電壓源和電流源來實現測試
• 利用RF功率三極管測試

對所有的電子元件的製造商而言
，測試速度都是很重要的，而對於低價格的二、三引腳元件如二、三極管來說卻更是至關重要。在RF測試能夠進行之前，必須測試這些器件的直流工作狀態。對於二極管來說
，包括正向壓降
、反響擊穿電壓和結漏電流。對於三極管，這包括不同的結擊穿電壓

、結漏電流
、集電極或漏極特性等。選擇正確的測試儀器並通過適當的設定，能夠極大地加速這些測試過程。

儀器選擇

盡管可以采用各種數字萬用表(DMM)、電壓源和電流源來實現測試，但是與將所有這些功能包含在一個單元內的測試係統相比
，將占用更多的機架空間、需xu要yao學xue習xi多duo種zhong命ming令ling集ji，係xi統tong編bian程cheng和he維wei護hu也ye更geng複fu雜za。最zui重zhong要yao的de是shi，觸chu發fa時shi間jian變bian複fu雜za了le
，且qie觸chu發fa的de不bu確que定ding性xing增zeng加jia了le，而er協xie調tiao分fen立li儀yi器qi的de操cao作zuo增zeng加jia了le總zong線xian的de通tong訊xun流liu量liang，降jiang低di了le測ce試shi效xiao率lv。

要解決這些問題

，首先是將幾個功能整合到一個儀器中。源-測量單元(SMU)將精密電壓源
、精密電流源、電壓表、電流表整合到一個儀器中，節約了空間並簡化了設備間的操作。其次是消除儀器和控製計算機之間的通訊延時。

降低通訊開銷

隨著儀器和計算機間的高速通訊成為可能，通過GPIB(IEEE-488總線)鏈(lian)接(jie)為(wei)測(ce)試(shi)的(de)每(mei)個(ge)步(bu)驟(zhou)提(ti)供(gong)命(ming)令(ling)和(he)控(kong)製(zhi)，使(shi)得(de)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)自(zi)動(dong)化(hua)更(geng)為(wei)廣(guang)泛(fan)。盡(jin)管(guan)這(zhe)與(yu)以(yi)前(qian)相(xiang)比(bi)有(you)很(hen)大(da)的(de)進(jin)步(bu)，但(dan)還(hai)是(shi)具(ju)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)速(su)度(du)限(xian)製(zhi)。首(shou)先(xian)，GPIB需要可觀的通訊開銷。GPIB用作實時測試的另外一個缺點是控製通常來自總線的另外一端-運行Windows操作係統的PC，Windows在通訊響應時具有顯著的延時，並且不可預測，這使得在測試環境中使用PC作為唯一的控製器時
，多個儀器的同步幾乎是不可能的。 [page]
這個問題的解決辦法是使用GPIB對儀器進行預配置
，然後讓儀器自己執行測試。許多現代儀器擁有源存儲器列表(source memory list)編程功能，允許設立和運行多達100個完整的測試序列而無須PC幹預。每個測試可包含不同的儀器配置和測試條件
，可包括源的配置、測量、條件跳轉
、數學功能和通過/失(shi)敗(bai)極(ji)限(xian)測(ce)試(shi)和(he)存(cun)儲(chu)功(gong)能(neng)。某(mou)些(xie)單(dan)元(yuan)可(ke)在(zai)直(zhi)流(liu)或(huo)脈(mai)衝(chong)模(mo)式(shi)下(xia)
，采(cai)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)參(can)數(shu)和(he)時(shi)間(jian)安(an)排(pai)運(yun)行(xing)
，使(shi)得(de)有(you)可(ke)能(neng)減(jian)慢(man)較(jiao)敏(min)感(gan)的(de)測(ce)試(shi)，或(huo)加(jia)速(su)其(qi)它(ta)測(ce)試(shi)以(yi)優(you)化(hua)整(zheng)個(ge)測(ce)試(shi)時(shi)間(jian)進(jin)程(cheng)。

當儀器基本上自主運行時
，GPIB的角色就是測試前下載測試程序以及測試後上傳結果到PC

，兩者都不幹涉實際測試。

儀器觸發

為實現簡單的電流-電壓掃描(I-V)
，SMU輸出一係列電壓同時測量對應的電流。在每個電壓級
，SMU首shou先xian提ti供gong一yi個ge電dian壓ya。電dian路lu中zhong的de電dian壓ya變bian化hua將jiang引yin起qi一yi個ge瞬shun態tai電dian流liu，因yin此ci對dui測ce試shi完wan整zheng性xing而er言yan在zai激ji勵li和he測ce量liang之zhi間jian設she定ding一yi個ge合he適shi的de延yan時shi很hen關guan鍵jian。在zai不bu同tong的de範fan圍wei內nei儀yi器qi將jiang自zi動dong調tiao節jie延yan時shi來lai產chan生sheng最zui佳jia結jie果guo。然ran而er

，給gei測ce試shi電dian路lu附fu加jia額e外wai的de部bu件jian，例li如ru長chang電dian纜lan、kaiguanjuzhendeng，zhejianggaibiandianludeshuntaitexing。duiyugaozuqijian，jiaochangdeceshishijiantongchangshibiyaode。zaizhexieqingkuangxia，yonghuxuyaodingyiewaideyanshiyiweichiceliangdewanzhengxing。

二極管的測試

我們的第一個例子包括測試儀器、器件傳遞裝置(handler)和PC(圖1)
，這裏需要注意如何通過內部編程來消除大多數的GPIB通訊來加速測試。

二極管的生產測試包括驗證步驟確定待測二極管的極性，然後測試正向壓降、反向擊穿電壓以及漏電流。

正(zheng)向(xiang)壓(ya)降(jiang)是(shi)指(zhi)在(zai)某(mou)些(xie)規(gui)定(ding)的(de)正(zheng)向(xiang)電(dian)流(liu)時(shi)二(er)極(ji)管(guan)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)
，通(tong)過(guo)在(zai)二(er)極(ji)管(guan)上(shang)通(tong)過(guo)規(gui)定(ding)電(dian)流(liu)，然(ran)後(hou)在(zai)其(qi)兩(liang)端(duan)測(ce)量(liang)電(dian)壓(ya)來(lai)得(de)到(dao)。反(fan)向(xiang)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)(VRM或VBR)是shi電dian流liu突tu然ran無wu限xian增zeng加jia時shi的de反fan向xiang電dian壓ya，這zhe通tong過guo施shi加jia反fan向xiang電dian流liu並bing測ce量liang二er極ji管guan兩liang端duan的de電dian壓ya來lai測ce量liang。讀du出chu的de電dian壓ya與yu特te定ding的de最zui低di極ji限xian相xiang比bi較jiao以yi決jue定ding測ce試shi通tong過guo或huo失shi敗bai。漏lou電dian流liuIR有時也稱為反向飽和電流

，IS是(shi)給(gei)二(er)極(ji)管(guan)施(shi)加(jia)小(xiao)於(yu)反(fan)向(xiang)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)的(de)一(yi)個(ge)電(dian)壓(ya)時(shi)的(de)電(dian)流(liu)，它(ta)是(shi)通(tong)過(guo)施(shi)加(jia)一(yi)個(ge)特(te)定(ding)的(de)反(fan)向(xiang)電(dian)壓(ya)並(bing)測(ce)量(liang)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)流(liu)來(lai)得(de)到(dao)的(de)。編(bian)寫(xie)程(cheng)序(xu)來(lai)在(zai)源(yuan)/存儲器儀器的存儲器位置(memory location)中設置二極管的測試，然後通過IEEE總線傳來的一個觸發開始執行，儀器按照存儲器中的設定編程位置執行操作，無須計算機的幹預。 [page]
RF功率三極管測試

盡管有許多類型的RF三極管存在，但我們以異質結雙極性三極管(HBT)為例，類似的測試可用於其它器件。由於三極管是個三端器件，通常需要使用兩台SMU。圖2顯示兩台SMU連接到器件，第一台在HBT基極和發射極之間，第二台在發射極和集電極之間。為了獲取HBT的集電極曲線，基極SMU設(she)置(zhi)成(cheng)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)並(bing)測(ce)量(liang)電(dian)壓(ya)。設(she)好(hao)第(di)一(yi)個(ge)基(ji)極(ji)電(dian)流(liu)後(hou)
，在(zai)掃(sao)描(miao)集(ji)電(dian)極(ji)電(dian)壓(ya)的(de)同(tong)事(shi)測(ce)量(liang)集(ji)電(dian)極(ji)電(dian)流(liu)。然(ran)後(hou)基(ji)極(ji)電(dian)流(liu)增(zeng)加(jia)一(yi)級(ji)
，再(zai)次(ci)掃(sao)描(miao)集(ji)電(dian)極(ji)電(dian)壓(ya)並(bing)同(tong)時(shi)測(ce)量(liang)集(ji)電(dian)極(ji)電(dian)流(liu)。重(zhong)複(fu)該(gai)過(guo)程(cheng)直(zhi)到(dao)獲(huo)得(de)不(bu)同(tong)基(ji)極(ji)電(dian)流(liu)情(qing)況(kuang)下(xia)所(suo)有(you)的(de)集(ji)電(dian)極(ji)I-V曲線。

儀器的同步

由於希望兩台儀器都被編程(避免GPIB延遲)



，我們希望測試設置中的所有儀器同步。開始，這並不成為問題。例如

，如果幾台SMU擁有同樣的固件
，且采用相同的測試參數對其編程，每一步的執行時間將相同。而困難來自存儲器位置調用和自動距離修正(auto-ranging)步驟
，這些步驟花費的時間不確定。

在類似這種情況下需要使用一個外部的、專(zhuan)門(men)的(de)觸(chu)發(fa)控(kong)製(zhi)器(qi)
，以(yi)保(bao)證(zheng)多(duo)個(ge)儀(yi)器(qi)的(de)測(ce)量(liang)同(tong)時(shi)發(fa)生(sheng)。在(zai)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)了(le)不(bu)同(tong)廠(chang)家(jia)的(de)設(she)備(bei)，或(huo)者(zhe)即(ji)使(shi)來(lai)自(zi)同(tong)樣(yang)廠(chang)家(jia)但(dan)觸(chu)發(fa)方(fang)法(fa)不(bu)同(tong)時(shi)
，這(zhe)特(te)別(bie)有(you)用(yong)。

過程如下所述(采用的實例參照了Keithley儀器，但類似的辦法可用於其它廠家的儀器)：

1．觸發控製器輸出一個觸發信號到每台儀器。

2．從存儲器調用源存儲器位置。

3．使能所有儀器的源輸出。

4．每台儀器按照用戶定義的延時執行。

5．一旦完成延時操作每台儀器給控製器輸出一個觸發信號。

6。觸發控製器等待每台儀器輸出的觸發信號(延時輸出)。

7．觸發控製器給每台儀器發送一個觸發信號(測量輸入)。

8．每台儀器開始測量操作。

9．完成測量後，每台儀器給控製器發出一個觸發信號。

10．觸發控製器等待每台儀器輸出的觸發信號(測量輸出)。

11．回到步驟1開始下一測試。

特定的三極管測試

HBT通常有兩個重要的擊穿電壓需要測量：第一個是集電極-發射極擊穿電壓，可在基極開路或短路時測，圖3a顯示基極開路(BVCEO或V (BR)CEO)下測量集電極-發射極擊穿電壓的設置，圖3b顯示基極短路(BVCES或V(BR)CES)情況下測量集電極-發射極擊穿電壓的設置。另一個擊穿電壓是集電極-基極擊穿電壓(BVCBO或V(BR)CBO)
，通常射極開路測量，圖3c顯示了該測試設置。在這些測量中，源-測量單元掃描HBT上的電壓同時測量電流。在達到擊穿電壓之前，電流將保持非常恒定
，達到擊穿電壓後
，電流將突然增加。
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通常RF功率三極管要測的其他參數有集電極-發射極持續電壓
，BVCEO(sus)或VCE(sus)
，在基極-發射極之間的結上采用反向偏置時集電極-發射極的擊穿電壓(BVCEV或BVCEX),以及集電極開路時的發射極-基極擊穿電壓(BVEBO)。

結漏電流

描(miao)述(shu)器(qi)件(jian)關(guan)斷(duan)時(shi)的(de)漏(lou)電(dian)流(liu)也(ye)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)
，因(yin)為(wei)在(zai)器(qi)件(jian)不(bu)工(gong)作(zuo)時(shi)，漏(lou)電(dian)流(liu)將(jiang)浪(lang)費(fei)功(gong)率(lv)，會(hui)縮(suo)短(duan)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)設(she)備(bei)的(de)工(gong)作(zuo)時(shi)間(jian)。最(zui)常(chang)測(ce)量(liang)的(de)漏(lou)電(dian)流(liu)參(can)數(shu)是(shi)集(ji)電(dian)極(ji)關(guan)斷(duan)電(dian)流(liu)(ICBO)，在集電極和基極之間測量，發射極開路(圖3c)。基極反向偏置漏電流
，也稱為發射極關斷電流或發射極-基極關斷電流(IEBO)，是另一個最重要的漏電流，它是器件關斷時基極的漏電流。