반도체 곡선 추적기

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반도체 곡선 추적기(반도체 매개변수 분석기라고도 함)는 다이오드, 트랜지스터, 사이리스터 등 이산 반도체 소자의 특성을 분석하는 데 사용되는 전자 시험 장비의 전문 부분이다.오실로스코프를 기반으로 하는 이 장치에는 테스트 대상 장치(DUT)를 자극하는 데 사용할 수 있는 전압 및 전류 소스도 포함되어 있다.

작전

이 기능은 스위프(시간에 따라 자동으로 연속적으로 변화하는) 전압을 시험 대상 장치의 두 단자에 인가하고 각 전압에서 장치가 흐를 수 있도록 허용하는 전류량을 측정하는 것이다.소위 V-I(전압 대 전류) 그래프가 오실로스코프 화면에 표시된다.구성은 인가되는 최대 전압, 인가되는 전압의 극성(양극성과 음극성의 자동 적용 포함) 및 장치와 직렬로 삽입되는 저항을 포함한다.주 단자 전압은 종종 수천 볼트까지 쓸 수 있으며, 낮은 전압에서 수십 암페어의 부하 전류를 사용할 수 있다.

두 개의 터미널 장치(다이오드 및 DIAC 등)의 경우, 이 정도면 장치를 완전히 특성화하기에 충분하다.곡선 추적기는 다이오드의 전방 전압, 역방향 누출 전류, 역방향 고장 전압 등 흥미로운 파라미터를 모두 표시할 수 있다.DIAC와 같은 트리거 가능 장치의 경우 전방 및 후방 트리거 전압이 명확하게 표시된다.음의 저항 장치(터널 다이오드 등)에 의한 불연속성도 볼 수 있다.이것은 집적회로기기에서 전기적으로 손상된 핀을 찾아내는 방법이다.^[1]

트랜지스터와 FET와 같은 3단자 장치도 베이스 또는 게이트 단자와 같은 시험 대상 장치의 제어 단자에 대한 연결을 사용한다.트랜지스터 및 기타 전류 기반 장치의 경우 베이스 또는 다른 제어 단자 전류가 스텝을 밟는다.필드 효과 트랜지스터의 경우 스텝드 전압을 대신 사용한다.주 단자 전압의 구성된 범위를 통해 전압을 스위프하여 제어 신호의 각 전압 스텝에 대해 I-V 곡선 그룹이 자동으로 생성된다.이 곡선 그룹은 트랜지스터의 이득 또는 사이리스터 또는 TRIAC의 트리거 전압을 매우 쉽게 결정할 수 있도록 한다.

장치 연결 테스트

커브 트래커는 보통 2단자 또는 3단자 장치를 위한 편리한 연결 장치를 포함하며, 종종 트랜지스터와 다이오드에 사용되는 다양한 공통 패키지를 플러그 인할 수 있도록 배열된 소켓의 형태로 사용된다.또한 대부분의 곡선 추적기는 두 개의 DUT를 동시에 연결할 수 있다. 이러한 방식으로 장치 매개변수의 근접 매칭에 의존하는 회로(예: 차동 증폭기)에서 최적의 성능을 위해 두 개의 DUT를 "일치"할 수 있다.이는 두 장치의 각 곡선 패밀리를 비교한 연산자로서 토글 스위치가 왼쪽의 DUT와 오른쪽의 DUT 사이의 빠른 전환을 가능하게 하는 인접 이미지에서 볼 수 있다.

I-V 곡선은 DC 소스 측정 테스트를 통해 장치 및 소재의 특성화에 사용된다.또한 이러한 애플리케이션은 I-V 측정을 기반으로 한 저항의 계산과 다른 파라미터의 도출이 필요할 수 있다.예를 들어 I-V 데이터를 사용하여 이상 징후를 연구하고, 최대 또는 최소 곡선 기울기를 찾고, 신뢰성 분석을 수행할 수 있다.반도체 다이오드의 역방향 바이어스 누출 전류를 찾아 정방향 및 역방향 바이어스 전압 스위프 및 전류 측정을 수행하여 I-V 곡선을 생성하는 것이 일반적인 응용이다.^[2]

켈빈 센싱

커브 트레이서, 특히 고전류 모델은 켈빈 감지 기능이 있는 다양한 반도체 소자 테스트 고정장치 어댑터[1]와 함께 보통 공급된다.

용량성 균형 제어

일부 아날로그 곡선 추적기, 특히 민감한 저전류 모델에는 용량성 브리지 회로의 균형을 조정하기 위한 수동 제어장치가 장착되어 있어 시험 설정의 부유 캐패시턴스를 보정("nulling")할 수 있다.이 조정은 (모든 필수 케이블, 프로브, 어댑터 및 기타 보조 장치를 연결했지만 DUT는 연결하지 않은 상태에서) 빈 테스트 설정의 곡선을 추적하고 I 곡선이 일정한 0 수준으로 표시될 때까지 밸런스 제어를 조정함으로써 수행된다.

I-V 곡선 추적

I-V 곡선 추적은 PV 모듈 또는 모듈 문자열의 모든 가능한 작동 지점을 테스트하는 데 이상적인 광전지 시스템의 성능을 분석하는 방법이다.^[3]

역사

반도체가 도입되기 전에는 진공관 커브트 트레이서(예: Tektronix 570)가 있었다.초기 반도체 커브 트레이서 자체는 진공관 회로를 사용했는데, 당시 사용 가능한 반도체 소자는 커브 트레이서에 필요한 모든 것을 할 수 없었기 때문이다.갤러리에 나타난 575곡선 추적기는 전형적인 초기 악기였다.

오늘날, 커브 트레이서는 완전히 고체 상태(사용하는 경우 CRT 제외)이며, 운용자의 작업량을 완화하고, 데이터를 자동으로 캡처하며, 커브 트레이서와 DUT의 안전을 보장하기 위해 실질적으로 자동화되어 있다.

반도체 커브 트레이서 시스템의 최근 개발로 현재 세 가지 유형의 곡선 추적이 허용되고 있다. 전류 전압(I-V), 캐패시턴스 전압(C-V), 초고속 과도 또는 펄스 전류 전압(I-V)이다.현대적인 곡선 추적 기기 설계는 모듈화 경향이 있어 시스템 지정자가 사용할 애플리케이션과 일치하도록 구성할 수 있다.예를 들어 새로운 메인프레임 기반 곡선 추적 시스템은 섀시 후면 패널의 슬롯에 연결할 SMU(Source Measure Units)의 수와 전력 수준을 지정하여 구성할 수 있다.또한 이 모듈형 설계는 더 넓은 범위의 애플리케이션을 처리하기 위해 다른 유형의 계측기를 통합할 수 있는 유연성을 제공한다.이러한 메인프레임 기반 시스템은 일반적으로 테스트 설정, 데이터 분석, 그래프 작성 및 인쇄, 온보드 결과 스토리지를 단순화하기 위한 자급제 PC를 포함한다.이러한 유형의 시스템 사용자에는 반도체 연구원, 기기 모델링 엔지니어, 신뢰성 엔지니어, 다이 종류 엔지니어, 프로세스 개발 엔지니어 등이 포함된다.^[4]

메인프레임 기반 시스템 외에도, 시스템 구축업체가 하나 이상의 개별적인 소스 측정 단위(SMU)를 별도의 PC 컨트롤러 실행 커브 추적 소프트웨어와 결합할 수 있는 다른 커브 추적 솔루션을 이용할 수 있다.이산형 SMU는 메인프레임 기반 시스템이 허용하는 범위보다 광범위한 전류, 전압 및 전력 수준을 제공하며 테스트 요구가 변경됨에 따라 시스템을 재구성할 수 있다.새로운 마법사 기반의 사용자 인터페이스는 FET 곡선 추적 테스트와 같이 학생이나 경험이 적은 업계 사용자가 필요한 테스트를 쉽게 찾아 실행할 수 있도록 개발되었다.^[5]

안전

특히 고전압 또는 전류 또는 전력 소자를 위해 설계된 일부 곡선 추적기는 치명적인 전압과 전류를 발생시킬 수 있으므로 운전자에게 감전 위험이 있다.현대의 커브 트레이서는 흔히 기계식 실드와 연동장치를 포함하고 있어 작업자가 위험한 전압이나 전류와 접촉하는 것을 더 어렵게 한다.파워 DUT는 시험 중에 위험할 정도로 뜨거워질 수 있다.값싼 곡선 추적기는 그러한 장치를 시험할 수 없으며 치명적으로 위험할 가능성이 적다.

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  트랜지스터-곡선 추적기(상세 1)

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  트랜지스터-곡선 추적기(상세 정보 2)

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  트랜지스터-곡선 추적기(부품)

참조

외부 링크

• 테크트로닉스 스코프 박물관
• 모든 커브 트레이서 제조사.
• 홈브루 커브 트레이서.