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同惠TH512 半導(dǎo)體C-V特性分析儀

• 簡介

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  TH510系列半導(dǎo)體C-V特性分析儀是常州同惠電子根據(jù)當(dāng)前半導(dǎo)體功率器件發(fā)展趨勢，針對半導(dǎo)體材料及功率器件設(shè)計(jì)的分析儀器。

  儀器采用了一體化集成設(shè)計(jì)，二極管、三極管、MOS管及IGBT等半導(dǎo)體功率器件寄生電容、CV特性可一鍵測試，無需頻繁切換接線及設(shè)置參數(shù)，單管功率器件及模組功率器件均可一鍵快速測試，適用于生產(chǎn)線快速測試、自動(dòng)化集成。

  CV曲線掃描分析能力亦能滿足實(shí)驗(yàn)室對半導(dǎo)體材料及功率器件的研發(fā)及分析（此功能為選件）。

  儀器設(shè)計(jì)頻率為1kHz-2MHz，V_gs電壓可達(dá)±40V，V_DS電壓可達(dá)±200V/±1500V/±3000V，足以滿足大多數(shù)功率器件測試。

  
  

  簡要參數(shù)	TH511	TH512	TH513
  通道	2（可擴(kuò)展至6）	2（可擴(kuò)展至6）	1
  測試頻率	1kHz-2MHz
  測試參數(shù)	Ciss、Coss、Crss、Rg
  VGS范圍	0 - ±40V
  VDS范圍	0 - ±200V	0 - ±1500V	0 - ±3000V

  
  

  功能特點(diǎn)

  
  

  A.一體化測試，集成度高、體積小、效率高

      

      一臺(tái)儀器內(nèi)置了LCR數(shù)字電橋、V_GS電壓源、V_DS電壓源、高低壓切換矩陣以及上位機(jī)軟件，將復(fù)雜的接線、繁瑣的操作集成在支持電容式觸摸的Linux系統(tǒng)內(nèi)，操作更簡單。特別適合產(chǎn)線快速化、自動(dòng)化測試。

  B.單管器件測試，10.1寸大屏，四種寄生參數(shù)同屏顯示，讓細(xì)節(jié)一覽無遺

      MOSFET或IGBT*重要的四個(gè)寄生參數(shù)：Ciss、Coss、Crss、Rg，Cies、Coes、Cres、Rg均可一鍵測試，10.1寸大屏可同時(shí)將測量結(jié)果、等效電路圖、分選結(jié)果等重要參數(shù)同時(shí)顯示，一目了然。

      一鍵測試單管器件器件時(shí)，無需頻繁切換測試腳位、測量參數(shù)、測量結(jié)果，大大提高了測試效率。

      

  C.列表測試，多個(gè)、多芯、模組器件測量參數(shù)同屏顯示

      TH510系列半導(dǎo)體C-V特性分析儀支持*多6個(gè)單管器件、6芯器件或6模組器件測試，所有測量參數(shù)通過列表掃描模式同時(shí)顯示測試結(jié)果及判斷結(jié)果。

      

  D.曲線掃描功能（選件）

      在MOSFET的參數(shù)中，CV特性曲線也是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，如下圖

   

      TH510系列半導(dǎo)體C-V特性分析儀支持C-V特性曲線分析，可以以對數(shù)、線性兩種方式實(shí)現(xiàn)曲線掃描，可同時(shí)顯示多條曲線：同一參數(shù)、不同Vg的多條曲線；同一Vg、不同參數(shù)多條曲線。

      TH510系列同時(shí)支持多種曲線掃描模型

          

      曲線支持散點(diǎn)標(biāo)記及粗細(xì)調(diào)節(jié)

      

      獨(dú)創(chuàng)的Ciss-Rg曲線掃描

   

  E.Cs-V功能,二極管結(jié)電容CV特性測試分析

       得益于TH510系列功率器件CV特性分析儀內(nèi)置了2路直流電源，使二極管的CV特性分析成為可能，Cs-V功能可用于測試各種二極管的結(jié)電容，并可分析二極管的CV特性。

        

   

  

  F.等效模式轉(zhuǎn)換

      TH510系列功率器件CV特性分析儀測試結(jié)果的電容C均為串聯(lián)模式Cs，對于部分需求測試并聯(lián)模式Cp需求的客戶，可自行切換。

      

  G. 多種獨(dú)特技術(shù)，解決自動(dòng)化配套測試痛點(diǎn)

          在配套自動(dòng)化設(shè)備或者產(chǎn)線時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到下列問題，同惠針對多種情況進(jìn)行了優(yōu)化。

          1）獨(dú)特技術(shù)解決Ciss、Coss、Crss、Rg產(chǎn)線/自動(dòng)化系統(tǒng)高速測試精度

  
  

  同惠電子在電容測試行業(yè)近30年的經(jīng)驗(yàn)積累，得以在產(chǎn)線、自動(dòng)化測試等高速高精度測試場合，都能保證電容、電阻等測試精度。

  常規(guī)產(chǎn)線測試，提供標(biāo)準(zhǔn)0米測試夾具，直插器件可直接插入進(jìn)行測試，Ciss、Coss、Crss、Rg測試精度高。                           

  針對自動(dòng)化測試，由于自動(dòng)化設(shè)備測試工裝通常需要較長連接線，大多自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)商在延長測試線時(shí)會(huì)帶來很大的精度偏差，為此，同惠設(shè)計(jì)了獨(dú)特的2米延長線并內(nèi)置了2米校準(zhǔn)，保證Ciss、Coss、Crss、Rg測試精度和0米測試夾具一致。

                  

          2）接觸檢查（Contact）功能，提前排除自動(dòng)化測試隱患

  
  

  在高速測試特別是自動(dòng)化測試中，經(jīng)常會(huì)由于快速插拔或閉合，造成測試治具或工裝表面磨損、引線斷裂而接觸不良，接觸不良的造成的*直接后果是誤判測試結(jié)果而難以發(fā)現(xiàn)，在廢品率突然增加或發(fā)出產(chǎn)品故障原因退回時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn)，因此是一個(gè)極大的隱患。

  同惠TH510系列半導(dǎo)體C-V特性分析儀采用了獨(dú)特的硬件測試方法，采用了四端測量法，每個(gè)腳位均有兩根線連接，若任意一根線斷裂或者接觸點(diǎn)接觸不良，均可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并提供接觸不良點(diǎn)提示，儀器自動(dòng)停止測試，等待進(jìn)一步處理。

  保障了結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)利于客戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，避免了不良品率提高及故障品退回等帶來的損失。

                  

                   

          3）快速通斷測試（OP_SH）,排除損壞器件

  
  

  在半導(dǎo)體器件特性測試時(shí)，由于半器件本身是損壞件，特別是多芯器件其中一個(gè)芯已經(jīng)損壞的情況下，測試雜散電容仍有可能被判斷為合格，而半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通特性才是*重要的特性。

  因此，對于本身導(dǎo)通特性不良的產(chǎn)品進(jìn)行C-V特性測試是完全沒有必要的，不僅僅浪費(fèi)了測量時(shí)間，同時(shí)會(huì)由于C-V合格而混雜在良品里，導(dǎo)致成品出貨后被退回帶來損失。

  TH510系列半導(dǎo)體C-V特性分析儀提供了快速通斷測試（OP_SH）功能,可用于直接判斷器件本身導(dǎo)通性能。

                      

                     

          4）Crss+Plus功能，解決自動(dòng)化測試系統(tǒng)高頻下Crss負(fù)值問題      

  Crss電容通常在pF級，容量較小，測試是個(gè)難題。

  而在自動(dòng)化測試系統(tǒng)中，由于過多的轉(zhuǎn)接開關(guān)、過長測測試引線等帶來的寄生參數(shù)。

  因此，測試Crss，特別是在高頻測試時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，

  同惠電子憑借在電容器測試行業(yè)30年的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)積累，采用獨(dú)特的算法的Crss Plus模式，可保證即使是在自動(dòng)化測試系統(tǒng)中、高頻下也能測的正確的結(jié)果。

  

          5）漏源高壓擊穿保護(hù)技術(shù)，防止損壞測試儀器

  在測試功率器件電容時(shí)，漏極D通常會(huì)加上高壓，特別是第三代功率半導(dǎo)體器件，電壓甚至可高達(dá)1000V-3000V，當(dāng)漏源瞬間擊穿時(shí)，常會(huì)導(dǎo)致電容器瞬間短路放電，在漏源電壓1500V時(shí)，放電電流可高達(dá)780A，如此大的瞬間電流，會(huì)反沖至儀器內(nèi)部電路，并導(dǎo)致?lián)p壞。

  同惠高壓擊穿保護(hù)技術(shù)，解決了此隱患，避免經(jīng)常由于高壓沖擊損壞儀器，降低了維修成本的同時(shí)提高了自動(dòng)化測試的效率。

  

          6）Interlock互鎖功能，確保高壓下操作環(huán)境安全（僅TH513）

  在測試功率器件需施加高壓，因此對于操作者及其他設(shè)備的安全隔離非常重要，特別是在自動(dòng)化產(chǎn)線，通常會(huì)將高壓設(shè)備放置在一個(gè)隔離的環(huán)境，并通過安全門開啟關(guān)閉來保證操作者的安全。

  TH510系列功率器件CV特性分析儀配置了Interlock接口，可與安全門開關(guān)連接，在安全門開啟時(shí)切斷高壓輸出并禁止儀器啟動(dòng)，只有關(guān)閉后才能正常工作。確保了操作者和設(shè)備的安全。

  

          7）模組式器件設(shè)置，支持定制

  針對模組式器件如雙路（Dual）MOSFET、多組式IGBT，有些器件會(huì)有不同類型芯片混合式封裝，TH510系列CV特性分析儀針對此情況做了優(yōu)化，常見模組式芯片Demo已內(nèi)置，特殊芯片支持定制。

  

          8）10檔分選及可編程HANDLER接口

  儀器提供了10檔分選，為客戶產(chǎn)品質(zhì)量分級提供了可能，分選結(jié)果直接輸出至HANDLER接口

  在與自動(dòng)化設(shè)備連接時(shí)，怎么配置HANDLER接口輸出，一直是自動(dòng)化客戶的難題，TH510系列LCR將HANDLER接口腳位、輸入輸出方式、對應(yīng)信號(hào)、應(yīng)答方式等完全可視化，讓自動(dòng)化連接更簡單。

   

  

  H.  簡單快捷設(shè)置

  單測設(shè)置界面

  

  列表掃描設(shè)置界面
  

  

  參數(shù)可以任意選擇，可打開及關(guān)閉，關(guān)閉參數(shù)可有效節(jié)約時(shí)間和數(shù)據(jù)傳輸；延時(shí)時(shí)間可自動(dòng)設(shè)置或自行設(shè)置；柵極電阻可選漏源短路或漏源開路。

  CV掃描設(shè)置界面
  

  

  采用圖形化設(shè)置界面，功能參數(shù)對應(yīng)原理圖設(shè)置一目了然。

  I. 支持定制化，智能固件升級方式

  同惠儀器對于客戶而言是開放的，儀器所有接口、指令集均為開放設(shè)計(jì)，客戶可自行編程集成或進(jìn)行功能定制，定制功能若無硬件更改，可直接通過固件升級方式更新。

  儀器本身功能完善、BUG解決、功能升級等，都可以通過升級固件(Firmware)來進(jìn)行更新，而無需返廠進(jìn)行。

  固件升級非常智能，可以通過系統(tǒng)設(shè)置界面或者文件管理界面進(jìn)行，智能搜索儀器內(nèi)存、外接優(yōu)盤甚至是局域網(wǎng)內(nèi)升級包，并自動(dòng)進(jìn)行升級。

   

  

  
  

  
  

  
  

  J.   半導(dǎo)體元件寄生電容知識(shí)

  在高頻電路中，半導(dǎo)體器件的寄生電容往往會(huì)影響半導(dǎo)體的動(dòng)態(tài)特性，所以在設(shè)計(jì)半導(dǎo)體元件時(shí)需要考慮下列因素：

  在高頻電路設(shè)計(jì)中往往需要考慮二極管結(jié)電容帶來的影響；

  MOS管的寄生電容會(huì)影響管子的動(dòng)作時(shí)間、驅(qū)動(dòng)能力和開關(guān)損耗等多方面特性；

  寄生電容的電壓依賴性在電路設(shè)計(jì)中也是至關(guān)重要，以MOSFET為例

  

  
  

  符號(hào)	名稱	測試原理	影響
  Ciss	輸入電容	漏源短接，用交流信號(hào)測得的柵極和源極之間的電容，Ciss = Cgs   +Cgd	影響延遲時(shí)間；Ciss越大，延遲時(shí)間越長
  Coss	輸出電容	柵源短接，用交流信號(hào)測得的漏極和源極之間的電容，Coss = Cds   +Cgd	Crss越大，漏極電流上升特性越差，這不利于MOSFET的損耗。高速驅(qū)動(dòng)需要低電容。
  Crss	反向傳輸電容	源極接地，用交流型號(hào)測得的漏極和柵極之間的電容，也稱米勒電容 反向傳輸電容等同于柵漏電容。Crss = Cgd	影響關(guān)斷特性和輕載時(shí)的損耗。如果Coss較大，關(guān)斷dv／dt減小，這有利于噪聲。但輕載時(shí)的損耗增加。
  Rg	柵極輸入電阻	Rg被定義漏源短接，偶爾也被定義為漏極開路

  
  

  K.   標(biāo)配附件

  

  
  

• 應(yīng)用

• ■半導(dǎo)體元件/功率元件

      二極管、三極管、MOSFET、IGBT、晶閘管、集成電路、光

      電子芯片等寄生電容測試、C-V特性分析

  ■ 半導(dǎo)體材料

      晶圓切割、C-V特性分析

  ■ 液晶材料

      彈性常數(shù)分析

  ■電容元件

      電容器C-V特性測試及分析，電容式傳感器測試分析