HIOKI日置 CN010 電壓偏置測試系統
2025-04-09
日置發布了電壓偏置測試系統CN010，通過日置LCR測試儀、電壓偏置單元搭配定制的測試軟件，幫助半導體行業的用戶快速完成SiC、GaN、MLCC的偏壓測試，輕松把握半導體器件的直流偏置特性研究。
一、測試原理
C-V測量被廣泛用于測量半導體參數。研發端的工程師通常使用C-V測量技術來評估新材料，并在開發前進行驗證和評估。測試端工程師將對供應商的一些無源元件和電源裝置及材料進行資格檢查，以檢測工藝參數。
HIOKI日置C-V測試系統的回路結構圖如下所示，使用LCR表的四端測試方法，將電壓源的負端連接到LCR的保護端，并通過偏置單元將其應用到被測對象的兩端。采用交流信號注入法獲得了不同偏置電壓下的阻抗、相位、電容、損耗因子等相關電參數，并用PC軟件繪制了特性曲線。
直流電壓偏置電路
二、測試應用
1、薄膜電容MLCC(Multi-layor ceramic capacitor)
MLCC貼片電容自身的直流偏壓特性（DC Bias Characteristics）—— 在MLCC兩端施加直流電壓時，直流偏置對極化機制的箝位效應使偶極子的自由翻轉更加困難。與不施加直流電壓時相比，電壓的增加使其介電常數逐漸變小，導致兩端直流電壓增加過程中呈下降趨勢。
大容量的陶瓷電容的標稱容值隨著外部直流工作點的變化而明顯地變化（例如DCDC的輸出濾波電容等），因此，在設計電路時需要考慮、計算和驗證。
2、二極管結電容
結電容是二極管的寄生參數。由內部載流子的物理特性形成的電容效應可以看作是與二極管并聯的等效電容。結電容分為勢壘電容和擴散電容。在PN結外施加正偏壓時，結電容主要是擴散電容。反向偏置電壓作用于PN結時，結電容主要是勢壘電容。在高頻電路設計中，應根據實際情況考慮結電容的影響。
3、MOSFET的寄生電容&米勒效應
一般MOSFET的Datasheet中與寄生電容相關的參數為表中的Ciss、Coss、Crss，這三項是影響開關特性的重要參數，制造商將開關特性分為動態特性（Dynamic Characteristic），應標記相關試驗條件，以供工程師參考。上述寄生電容取決于漏源極電壓VDS。當VDS增大時，C值趨于減小。HIOKI日置的C-V解決方案可以描繪出各寄生參數關于VDS的特性曲線。
下面簡單介紹MOSFET的一般動作過程：可以簡單地理解為MOSFET的輸入電容（主要是柵源電容CGS）通過驅動源的充放電過程；當CGS達到閾值電壓時，MOS管逐漸開啟。然后VDS開始下降，Id開始上升，MOS管進入飽和區。然而，由于米勒效應，VGS在一段時間內不會上升。雖然ID已達到峰值，但VDS繼續下降，直到米勒電容器完全充電，VGS恢復到驅動電壓值。此時，VDS完全歸零，開口結束。
上述動態過程影響MOS的許多特性，如動作時間、驅動容量和開關損耗，在驅動電路的設計中經常對這些特性進行評估和考慮。
（圖1）電容等效電路
（圖2）電容與 VDS
三、系統構成
CN010電壓偏置測試系統由HIOKI日置LCR測試儀/阻抗分析儀、電壓偏置單元、電源及通訊設備構成。具體可參考下文的參數規格。
四、參數規格
1、主機規格
2、產品參數
五、結語
電壓偏置測試系統CN010擁有豐富的選件，硬件系統涵蓋了廣泛的測試需求，通過全面的性能評估和預驗證，為客戶提供可靠、準確的測試方案。同時，其友好的圖標顯示界面和實時數據保存可以幫助用戶提高開發效率。
艾克賽普公司（Accexp）是日置HIOKI湖南授權代理商，如果您對電壓偏置測試系統有需求，歡迎聯系我們，將提供免費樣機試用和更合適的測試解決方案。
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