測量小電流4200-SCS型半導體特性分析

發布時間：2023-05-12                540

許多關鍵應用都需要能夠測量小電流的能力——比如pA級或更小。這些應用包括確定FET的柵極漏流、測試敏感的納米電子器件，以及測量絕緣體或電容的漏流。

4200-SCS型半導體特性分析係統配備可選的4200-PA型遠程前置放大器時，可提供非常卓越的小電流測量能力，分辨率達1E–16A。成功測量小電流不僅依賴於使用非常靈敏的安培計，例如4200-SCS型，而且還取決於係統的交互測試環境(KITE)軟件進行正確設置、使用低噪聲夾具和電纜連接、留有足夠的建立時間，以及采用能夠防止不希望的電流降低測量準確度的技術。本文介紹利用麻豆黄色一级片4200-SCS型優化小電流測量的最佳解決方案。

測量小電流4200-SCS型半導體特性分析

測量係統中的偏移電流

將係統配置為進行超低電流測量的前幾步之中有一步是確定整個測量係統的偏移和漏泄電流，包括4200-SCS本身、連接電纜、開關矩陣、測試夾具和探針。這可確定整個係統的噪底限值，並設置一個開始點，如果可能的話則進行改進。從測量源測量單元(SMU)的偏移開始，然後繼續增加測量電路組件，直到連接了除被測裝置(DUT)之外的全部組件。直接由帶有4200-PA遠程前置放大器的4200-SMU利用KITE軟件進行測量。

II分析係統優化小電流測量——內部偏移

對於理想的安培計，當其輸入端子保持開路時，其讀數應為零。然而，現實中的安培計在輸入開路時確實存在小電流。這一電流被稱為輸入偏移電流，是由於有源器件的偏置電流以及流過儀器中絕緣體的漏泄電流產生的。SMU內產生的偏移電流已包括在麻豆黄色一级片4200-SCS型的技術指標中。如圖1所示，輸入偏移電流增加至被測電流，所以儀表測量的是兩個電流之和。

測量每個帶有4200-PA前置放大器的4200-SMU的偏移時，Force HI和Sense HI端子上除金屬帽外不連接任何東西。這些三銷金屬帽已包含在係統中。在進行所有測量之前，SMU應該在帶有連接至前置放大器的Force HI和Sense HI端子的金屬帽的條件下，預熱至少1個小時。如果係統安裝有7.1版或更高版本的KTEI，可采用以下目錄中名稱為“LowCurrent”的項目測量偏移電流：C:S4200kiuserProjectsLowCurrent

打開該項目，選擇SMU1offset ITM。點擊圖表標簽，並運行測試。結果應類似於圖2所示的圖形。可能需要利用自動縮放(Auto Scale)功能適當縮放曲線。在圖形上右擊，即可找到自動縮放功能。4200-PA前置放大器連接至SMU時，偏移電流應該在fA級。電流偏移可為正或負。根據公布的4200-SCS型的安培計技術指標驗證這些結果。

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