选择仪器和恰当设置加速RF器件测试方法

对所有的电子元件的制造商而言,测试速度都是很重要的,而对于低价格的二、三引脚元件如二、三极管来说却更是至关重要。在rf测试能够进行之前,必须测试这些器件的直流工作状态。对于二极管来说,包括正向压降、反响击穿电压和结漏电流。对于三极管,这包括不同的结击穿电压、结漏电流、集电极或漏极特性等。选择正确的测试仪并通过适当的设定,能够极大地加速这些测试过程。

仪器选择

尽管可以采用各种数字万用表(dmm)、电压源和电流源来实现测试,但是与将所有这些功能包含在一个单元内的测试系统相比,将占用更多的机架空间、需要学习多种命令集,系统编程和维护也更复杂。最重要的是,触发时间变复杂了,且触发的不确定性增加了,而协调分立仪器的操作增加了总线的通讯流量,降低了测试效率。

要解决这些问题,首先是将几个功能整合到一个仪器中。源-测量单元(smu)将精密电压源、精密电流源、电压表、电流表整合到一个仪器中,节约了空间并简化了设备间的操作。其次是消除仪器和控制计算机之间的通讯延时。

降低通讯开销

随着仪器和计算机间的高速通讯成为可能,通过gpib(ieee-488总线)链接为测试的每个步骤提供命令和控制,使得测试系统自动化更为广泛。尽管这与以前相比有很大的进步,但还是具有明显的速度限制。首先,gpib需要可观的通讯开销。gpib用作实时测试的另外一个缺点是控制通常来自总线的另外一端-运行windows操作系统的pc,windows在通讯响应时具有显著的延时,并且不可预测,这使得在测试环境中使用pc作为唯一的控制器时,多个仪器的同步几乎是不可能的。

二极管测试时的测量设备设置

这个问题的解决办法是使用gpib对仪器进行预配置,然后让仪器自己执行测试。许多现代仪器拥有源存储器列表(sourcememorylist)编程功能,允许设立和运行多达100个完整的测试序列而无须pc干预。每个测试可包含不同的仪器配置和测试条件,可包括源的配置、测量、条件跳转、数学功能和通过/失败极限测试和存储功能。某些单元可在直流或脉冲模式下,采用不同的参数和时间安排运行,使得有可能减慢较敏感的测试,或加速其它测试以优化整个测试时间进程。

当仪器基本上自主运行时,gpib的角色就是测试前下载测试程序以及测试后上传结果到pc,两者都不干涉实际测试。

二极管的测试

我们的第一个例子包括测试仪器、器件传递装置(handler)和pc(图1),这里需要注意如何通过内部编程来消除大多数的gpib通讯来加速测试。

二极管的生产测试包括验证步骤确定待测二极管的极性,然后测试正向压降、反向击穿电压以及漏电流。

正向压降是指在某些规定的正向电流时二极管两端的电压,通过在二极管上通过规定电流,然后在其两端测量电压来得到。反向击穿电压(vrm或vbr)是电流突然无限增加时的反向电压,这通过施加反向电流并测量二极管两端的电压来测量。读出的电压与特定的最低极限相比较以决定测试通过或失败。漏电流ir有时也称为反向饱和电流,is是给二极管施加小于反向击穿电压的一个电压时的电流,它是通过施加一个特定的反向电压并测量产生的电流来得到的。编写程序来在源/存储器仪器的存储器位置(memorylocation)中设置二极管的测试,然后通过ieee总线传来的一个触发开始执行,仪器按照存储器中的设定编程位置执行操作,无须计算机的干预。

在三极管测试中一般使用两台smu,第一台在hbt基极和发射极之间,第二台在发射极和集电极之间。

rf功率三极管测试

尽管有许多类型的rf三极管存在,但我们以异质结双极性三极管(hbt)为例,类似的测试可用于其它器件。由于三极管是个三端器件,通常需要使用两台smu。图2显示两台smu连接到器件,第一台在hbt基极和发射极之间,第二台在发射极和集电极之间。为了获取hbt的集电极曲线,基极smu设置成输出电流并测量电压。设好第一个基极电流后,在扫描集电极电压的同事测量集电极电流。然后基极电流增加一级,再次扫描集电极电压并同时测量集电极电流。重复该过程直到获得不同基极电流情况下所有的集电极i-v曲线。

仪器的同步

由于希望两台仪器都被编程(避免gpib延迟),我们希望测试设置中的所有仪器同步。开始,这并不成为问题。例如,如果几台smu拥有同样的固件,且采用相同的测试参数对其编程,每一步的执行时间将相同。而困难来自存储器位置调用和自动距离修正(auto-ranging)步骤,这些步骤花费的时间不确定。

在类似这种情况下需要使用一个外部的、专门的触发控制器,以保证多个仪器的测量同时发生。在测试系统采用了不同厂家的设备,或者即使来自同样厂家但触发方法不同时,这特别有用。

过程如下所述(采用的实例参照了keith

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计