场效应管击穿电压特性中的漏极漏电流测试电路和方法技术

本发明专利技术公开了一种场效应管击穿电压特性中的漏极漏电流测试电路和方法，电路包括测试电压源和被测场效应管，在测试电压源的正极与场效应管漏极D之间设置有一个电流/电压转换放大模块，电流/电压转换放大模块的电压输出信号传送至一个隔离放大器模块的信号输入端，所述电流/电压转换放大模块由运算放大器和取样电阻组成，所述隔离放大器模块的隔离输出端连接一个微处理器单元。本发明专利技术通过在漏极侧利用电流电压转换电路代替直接设置的电流表，利用一套电压表测试硬件与电流电压转换电路连接实现对漏电流的测试，简单，测试精度高，并且在一套电压表硬件的基础上实现在多工位情况下的并行测试N颗被测器件，提高了测试精度和效率，节省硬件成本。

Drain leakage current test circuit and method in field effect transistor breakdown voltage characteristic

The invention discloses a leakage leakage current testing circuit and method in the breakdown voltage characteristics of field effect transistors. The circuit includes a test voltage source and a field effect transistor. A current/voltage conversion amplifier module is arranged between the positive pole of the test voltage source and the drain D of the field effect transistor, and the voltage transmission of the current/voltage conversion amplifier module is arranged between the positive pole of the test voltage source and the drain D of the field effect transistor. The output signal is transmitted to the signal input end of an isolation amplifier module, which is composed of an operational amplifier and a sampling resistance. The isolation output end of the isolation amplifier module is connected to a microprocessor unit. By using a current-voltage conversion circuit instead of a directly set ammeter at the drain side and connecting a set of voltmeter test hardware with a current-voltage conversion circuit, the invention realizes the test of leakage current, which is simple and has high test precision, and realizes the parallel test of N under the condition of multi-station on the basis of a set of voltmeter hardware. The tested device improves the accuracy and efficiency of the test and saves the hardware cost.

【技术实现步骤摘要】
场效应管击穿电压特性中的漏极漏电流测试电路和方法
本专利技术属于分立器件电路测试领域，具体涉及一种场效应管击穿电压特性中的漏极漏电流测试电路和方法。
技术介绍
在集成电路测试领域，各种类型的MOSFET或者其它分立器件均需要进行器件管脚之间的漏电测试，当被测试的器件具有高击穿电压的特性时，在测试器件时需要输入高电压来进行测量（如：第一代Si硅基的MOSFET以及第三代半导体器件GaN氮化镓场效应管硅等）。MOSFET类（第一代半导体材料Si硅所对应的MOSFET，在测量漏电流时，可以接在器件的S端（源极）测量；但是第三代半导体材料GaN对应的分立器件，目前的测试要求是在D端测量漏电流）器件在测量漏电时的技术要求是在D端（漏极）测试电流，采用的最简单的测试方式如图1，在电压源与被测器件间D端（漏极）连接电流表，通过读取电流表的值获得D端的电流，但这样的测量方式由于共模电压高、被测电流为nA量级，因此要求电流表有非常高的精度，但满足如此环境和精度要求的电流表不多，且价格昂贵。对于图1所示的技术方案，由于这类器件具有高击穿电压的特性，在测试时需要输入高电压（例如650v左右），这就产生了高共模的情况，但是在高共模的情况下，当被测电流非常小时（例如nA纳安量级），因为受到高共模的干扰，无法保证测量精度。因此，本领域的技术人员设计出另一种技术方案，如图2，在器件的G端和S端分别串联电流表，通过测量出G端（栅极）和S端（源极）的电流，然后将这两端的电流相加，计算出D端的电流，这样的方式相比较图1的技术方案降低了对电流表共模电压输入范围的要求，从D端转换到G端和S端进行测量，但是这种方式没有遵循在D端测量的技术要求，所得出的数值并不是在D端实际测量出来的，由于测量都存在一定的误差，两个存在误差的值相加得到的最终值误差会更大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种场效应管击穿电压特性中的漏极漏电流测试电路和方法，该电路坚持在D端（漏极）测试电流，通过在D端（漏极）侧利用电流电压转换电路代替直接设置电流表，利用一套电压表测试硬件与电流电压转换电路连接实现对漏电流的测试，并且在一套电压表硬件的基础上实现在多工位情况下的并行测试N颗被测器件，提高了测试精度和效率，节省硬件成本。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种场效应管击穿电压特性中的漏极漏电流测试电路，包括测试电压源和被测场效应管，测试电压源用于对被测场效应管的漏极D和源极S施加电压，其中，在测试电压源的正极与场效应管漏极D之间设置有一个电流/电压转换放大模块，电流/电压转换放大模块的电压输出信号传送至一个隔离放大器模块的信号输入端，所述电流/电压转换放大模块是由运算放大器获取取样电阻信号形成电流/电压转换，所述隔离放大器模块的隔离输出端连接一个微处理器单元，所述微处理器单元根据隔离放大器模块隔离输出信号和电流/电压转换放大模块放大增益关系计算输出测量的漏极漏电流。方案进一步是：一个具有浮动参考地电位的隔离电源向所述电流/电压转换放大模块的运算放大器和隔离放大器模块的隔离输入端侧提供正负极电源和浮动参考地电位，所述隔离电源包括两个规格型号相同的第一直流电源和第二直流电源，第一直流电源的输出负极与第二直流电源的输出正极连接在一起与测试电压源的正极连接形成所述的浮动参考地电位，第一直流电源的输出正极作为运算放大器和隔离放大器模块的隔离输入端侧的正极电源输入，第二直流电源的输出负极作为运算放大器和隔离放大器模块的隔离输入端侧的负极电源输入。方案进一步是：所述电流/电压转换放大模块的运算放大器是由第一运算放大器和第二运算放大器组成的差分电路，所述取样电阻串接在测试电压源的正极与场效应管漏极D之间，所述取样电阻的两端分别连接第一运算放大器和第二运算放大器的正极输入端，第一运算放大器和第二运算放大器的负极输入端分别连接各自的运算放大器输出端，所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端信号通过连接的一个可编程增益放大器传送至所述隔离放大器模块的输入端。方案进一步是：所述电流/电压转换放大模块的运算放大器是由第三运算放大器和第四运算放大器组成的串接放大电路，第三运算放大器的正极输入端连接测试电压源的正极，第三运算放大器的负极输入端通过一个电阻连接场效应管漏极D，第三运算放大器的输出端连接第四运算放大器的正极输入端，第四运算放大器的负极输入端通过第一比例放大电阻连接参考地电位，第四运算放大器的负极输入端通过第二比例放大电阻连接第四运算放大器的输出端，所述取样电阻两端分别连接第三运算放大器的负极输入端与第三运算放大器的输出端，第四运算放大器的输出端连接所述隔离放大器模块的隔离输入端的信号输入端。方案进一步是：所述被测场效应管有多个，每一个场效应管分别连接有一个电流/电压转换放大模块和所述隔离放大器模块，在电流/电压转换放大模块与场效应管漏极D之间串接有一个双向限流电路，所述双向限流电路至少包括两个耗尽型MOS管，所述两个耗尽型MOS管的源极之间连接一个限流电阻，其中的一个耗尽型MOS管的源极连接另一个耗尽型MOS管的栅极，两个耗尽型MOS管的漏极分别为双向限流电路的输入输出端。方案进一步是：所述限流电阻的设定值是当被测场效应管漏电流大于额定值1.2倍时切断电源通路的电阻值。一种场效应管击穿电压特性中的漏极漏电流测试方法，是基于漏极漏电流测试电路的测试方法，所述测试电路包括测试电压源和被测场效应管，测试电压源用于对被测场效应管的漏极D和源极S施加电压，在测试电压源的正极与场效应管漏极D之间设置有一个电流/电压转换放大模块，电流/电压转换放大模块的电压输出信号传送至一个隔离放大器模块的输入端，所述电流/电压转换放大模块由运算放大器和取样电阻组成，所述隔离放大器模块的隔离输出端连接一个微处理器单元，将击穿电压特性额定值的测试电压源输出电压施加在被测场效应管的漏极D和源极S上，其中，所述方法是：第一步：输入取样电阻值、最终信号放大的增益值以及允许漏电流的额定值；第二步：获取隔离放大器模块隔离输出端的电压值，根据取样电阻值和增益值通过计算将测得的电压值转换为漏极D端的漏电流值；第三步：将测得的漏极D端漏电流值与输入的漏电流额定值进行比较，当测量的漏电流值大于漏电流额定值时，判定被测场效应管不能通过，当测量的漏电流值小于漏电流额定值时，判定被测场效应管通过。方案进一步是：一个具有浮动参考地电位的隔离电源向所述电流/电压转换放大模块的运算放大器和隔离放大器模块的隔离输入端侧提供正负电源和浮动参考地电位，所述隔离电源包括两个规格型号相同的第一直流电源和第二直流电源，第一直流电源的输出负极与第二直流电源的输出正极连接在一起与测试电压源的正极连接形成所述的浮动参考地电位，第一直流电源的输出正极作为运算放大器和隔离放大器模块的隔离输入端侧的正极电源输入，第二直流电源的输出负极作为运算放大器和隔离放大器模块的隔离输入端侧的负极电源输入。方案进一步是：所述被测场效应管有多个，每一个场效应管分别连接有一个电流/电压转换放大模块和所述隔离放大器模块，在电流/电压转换放大模块与场效应管漏极D之间串接有一个双向限流电路，所述双向限流电路至少包括两个耗尽型MOS管，所述两个耗尽型MOS管的源极之间连接一个限流电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种场效应管击穿电压特性中的漏极漏电流测试电路，包括测试电压源和被测场效应管，测试电压源用于对被测场效应管的漏极D和源极S施加电压，其特征在于，在测试电压源的正极与场效应管漏极D之间设置有一个电流/电压转换放大模块，电流/电压转换放大模块的电压输出信号传送至一个隔离放大器模块的信号输入端，所述电流/电压转换放大模块是由运算放大器获取取样电阻信号形成电流/电压转换，所述隔离放大器模块的隔离输出端连接一个微处理器单元，所述微处理器单元根据隔离放大器模块隔离输出信号和电流/电压转换放大模块放大增益关系计算输出测量的漏极漏电流。

【技术特征摘要】
1.一种场效应管击穿电压特性中的漏极漏电流测试电路，包括测试电压源和被测场效应管，测试电压源用于对被测场效应管的漏极D和源极S施加电压，其特征在于，在测试电压源的正极与场效应管漏极D之间设置有一个电流/电压转换放大模块，电流/电压转换放大模块的电压输出信号传送至一个隔离放大器模块的信号输入端，所述电流/电压转换放大模块是由运算放大器获取取样电阻信号形成电流/电压转换，所述隔离放大器模块的隔离输出端连接一个微处理器单元，所述微处理器单元根据隔离放大器模块隔离输出信号和电流/电压转换放大模块放大增益关系计算输出测量的漏极漏电流。2.根据权利要求1所述的漏电流测试电路，其特征在于，一个具有浮动参考地电位的隔离电源向所述电流/电压转换放大模块的运算放大器和隔离放大器模块的隔离输入端侧提供正负极电源和浮动参考地电位，所述隔离电源包括两个规格型号相同的第一直流电源和第二直流电源，第一直流电源的输出负极与第二直流电源的输出正极连接在一起与测试电压源的正极连接形成所述的浮动参考地电位，第一直流电源的输出正极作为运算放大器和隔离放大器模块的隔离输入端侧的正极电源输入，第二直流电源的输出负极作为运算放大器和隔离放大器模块的隔离输入端侧的负极电源输入。3.根据权利要求1或2所述的漏电流测试电路，其特征在于，所述电流/电压转换放大模块的运算放大器是由第一运算放大器和第二运算放大器组成的差分电路，所述取样电阻串接在测试电压源的正极与场效应管漏极D之间，所述取样电阻的两端分别连接第一运算放大器和第二运算放大器的正极输入端，第一运算放大器和第二运算放大器的负极输入端分别连接各自的运算放大器输出端，所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端信号通过连接的一个可编程增益放大器传送至所述隔离放大器模块的输入端。4.根据权利要求1或2所述的漏电流测试电路，其特征在于，所述电流/电压转换放大模块的运算放大器是由第三运算放大器和第四运算放大器组成的串接放大电路，第三运算放大器的正极输入端连接测试电压源的正极，第三运算放大器的负极输入端通过一个电阻连接场效应管漏极D，第三运算放大器的输出端连接第四运算放大器的正极输入端，第四运算放大器的负极输入端通过第一比例放大电阻连接参考地电位，第四运算放大器的负极输入端通过第二比例放大电阻连接第四运算放大器的输出端，所述取样电阻两端分别连接第三运算放大器的负极输入端与第三运算放大器的输出端，第四运算放大器的输出端连接所述隔离放大器模块的隔离输入端的信号输入端。5.根据权利要求1所述的漏电流测试电路，其特征在于，所述被测场效应管有多个，每一个场效应管分别连接有一个电流/电压转换放大模块和所述隔离放大器模块，在电流/电压转换放大模块与场效应管漏极D之间串接有一个双向限流电路，所述双向限流电路至少包括两个耗尽型MOS管，所述两个耗尽型MOS管的源极之间连接一个限流电阻，其中的一个耗尽型MOS管的源极连接另一个耗尽型M...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊美，宋利鹏，郝瑞庭，刘惠鹏，
申请(专利权)人：北京华峰测控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11