本文上一部分介紹了脈沖式I-V測(cè)試在測(cè)試技術(shù)和儀器功能方面具有的特定要求，下面繼續(xù)討論測(cè)試系統(tǒng)的其它問(wèn)題和應(yīng)對(duì)方法。

圖5給出了脈沖I-V q點(diǎn)測(cè)試的簡(jiǎn)化框圖，它包含了在直流測(cè)試時(shí)獨(dú)立偏置柵極和漏極的SMU。同樣的，獨(dú)立式脈沖發(fā)生器向DUT提供VG和VD脈沖激勵(lì)。SMU和脈沖發(fā)生器之間通過(guò)板載開關(guān)連接或斷開信號(hào)路徑。這個(gè)框圖中的開關(guān)正處于待機(jī)狀態(tài)(開關(guān)打開著)，測(cè)試設(shè)備與DUT是斷開連接的。在脈沖式I-V測(cè)試期間，SMU沒(méi)有被連接到被測(cè)器件上。一般用于漏極的脈沖發(fā)生器能比用于柵極的脈沖發(fā)生器提供更高的功率。雖然在圖中顯示為獨(dú)立的模塊，但在實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)中兩個(gè)示波器通道是由單個(gè)單元提供的，允許獨(dú)立測(cè)量DUT柵極信號(hào)和漏極響應(yīng)。

I-V測(cè)試技術(shù)表征射頻器件" border="0" height="200" onclick="javascript:window.open(this.src);" onload="return imgzoom(this,550)" src="http://www.ed-china.com/ARTICLE_IMAGES/200903/20090324_TM_DT_TS_01_F5.GIF" style="cursor: pointer" width="350" />
 

在該系統(tǒng)中，柵極脈沖源具有50Ω的輸出阻抗，而漏極脈沖發(fā)生器具有55Ω的阻抗。后者是由于增加了5Ω的敏感電阻(用藍(lán)色圈出來(lái))用于獲得漏極電流和電壓。測(cè)量敏感電阻上電壓以捕獲電流的技術(shù)使用了一個(gè)簡(jiǎn)單的分流電路，該電路具有很高的帶寬，而且實(shí)現(xiàn)越來(lái)非常簡(jiǎn)便。5Ω電阻上的電壓V_sense在示波器模塊的第2通道上測(cè)量。

上述分流方法確實(shí)在某些方面做了一些犧牲，主要是漏極電壓的降低。這通常被稱為負(fù)載線效應(yīng)，是使用敏感電阻測(cè)量漏電流的直接后果。漏極電流流過(guò)時(shí)，電阻R_sense上會(huì)有一個(gè)壓降。壓降意味著電壓V}不等于漏極引腳上的電壓V_D'。如果不考慮這個(gè)壓降，那么系列曲線就限于Rsense的負(fù)載線，如圖6的右圖所示。

幸運(yùn)的，負(fù)載線補(bǔ)償(LLC)算法可以糾正這一效應(yīng)。除了提供理想的測(cè)試電壓范圍外，LLC算法還能在掃描期間提供均勻間距或步距的電壓。這樣可以取得完成的V_D-I_D器件表征。這還意味著用于確定V_D值“在網(wǎng)格上”的被測(cè)數(shù)據(jù)后處理工作可以被取消，從而減少?gòu)臏y(cè)量系統(tǒng)取得測(cè)試結(jié)果到建模軟件所需的時(shí)間。

在所有脈沖式I-V測(cè)量系統(tǒng)中都應(yīng)認(rèn)真考慮電纜和互連因素，因?yàn)殡娎|會(huì)引入傳播延時(shí)并降低測(cè)量精度。為了用脈沖式I-V測(cè)試系統(tǒng)取得高的測(cè)量精度，電纜和互連阻抗必須加以確定和校準(zhǔn)。這就需要用一個(gè)電纜補(bǔ)償例程來(lái)測(cè)量和校正這些屬性。例如在Keithley 4200-SCS PIV系統(tǒng)中就有一個(gè)在初始化設(shè)置以及任何電纜或其它互連改變后使用的簡(jiǎn)短程序。因?yàn)槔讨邪艘粋€(gè)徹底或簡(jiǎn)短的測(cè)試，因此即使引腳到焊盤阻抗也集成進(jìn)了補(bǔ)償過(guò)程。

測(cè)試射頻晶體管遇到的另一個(gè)問(wèn)題是振蕩電位。這些問(wèn)題是由于器件的高截止頻率(遠(yuǎn)大于1GHz)以及內(nèi)部(器件)和外部(儀器)反饋路徑產(chǎn)生的內(nèi)在不穩(wěn)定性引起的。這些狀況會(huì)由于測(cè)試環(huán)境不能完全匹配產(chǎn)品環(huán)境而惡化。通常測(cè)試要求參數(shù)范圍比產(chǎn)品應(yīng)用中的更寬。

對(duì)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的脈沖式I-V用戶來(lái)說(shuō)，一般通過(guò)觀察脈沖式I-V圖的特征形狀就能直接識(shí)別振蕩，甚至檢測(cè)出振蕩的開始。但對(duì)于新的結(jié)構(gòu)和器件，或者缺乏豐富經(jīng)驗(yàn)的用戶而言，一種更直接的振蕩檢測(cè)方法可能更有用。在這些情況下，觀察示波器顯示屏上的實(shí)際脈沖非常管用。這樣可以實(shí)現(xiàn)振蕩的可視化確認(rèn)，并證明特殊補(bǔ)償是否對(duì)此作了抑制。

一般來(lái)說(shuō)，振蕩可以通過(guò)增加電容或電感以減小環(huán)路增益加以控制。但增加的電抗會(huì)影響系統(tǒng)帶寬，并降低脈沖式I-V測(cè)試性能。更簡(jiǎn)單的方法是增加電阻，這種方法對(duì)系統(tǒng)帶寬的影響較小。

當(dāng)在DUT的反饋路徑中增加電阻(這種電阻也被稱為鎮(zhèn)流電阻)時(shí)，增加的電阻必須不妨礙脈沖式I-V測(cè)量。測(cè)試儀器也必須能對(duì)增加的鎮(zhèn)流電阻作出正確處理，并提供校正后的結(jié)果。

在對(duì)射頻晶體管進(jìn)行脈沖測(cè)試時(shí)，柵極適合用串聯(lián)電阻，源極和漏極之間適合使用并聯(lián)電阻(圖7)。在后一種情況下，可以采用接地分流電阻來(lái)降低環(huán)路增益，同時(shí)抵消I-V曲線上的負(fù)斜率效應(yīng)(即負(fù)差分傳導(dǎo))。可以在其中一個(gè)位置或兩個(gè)位置同時(shí)增加鎮(zhèn)流電阻，該鎮(zhèn)流電阻可以減少或消除振蕩，但代價(jià)是DUT的電壓和電流也會(huì)下降。例如在圖7中，所有流過(guò)漏極上分流電阻R_SH的電流DUT漏極都不能提供。確定使用鎮(zhèn)流電阻及其阻值是一個(gè)定性的反復(fù)過(guò)程。不過(guò)一些商用測(cè)試系統(tǒng)可能會(huì)提供一套低電抗的電阻，以及在使用鎮(zhèn)流電阻時(shí)可用于校正測(cè)試結(jié)果的軟件程序。

圖8給出了屏幕上捕獲的可用于比較脈沖I-V和直流掃描方法的測(cè)試結(jié)果。曲線的中間和上部清楚地表明了由于直流測(cè)試造成的自加熱效應(yīng)。需要注意的是，在最低的功率曲線(底部)中，直流和脈沖式I-V測(cè)試結(jié)果實(shí)質(zhì)上一致的。然而，上面曲線頂部(脈沖式I-V)的ID要比藍(lán)色直流曲線高出約230mA(50%)。后者具有嚴(yán)重的自加熱效應(yīng)，并已導(dǎo)致I_D特性的破壞。

單脈沖測(cè)試可用來(lái)表征瞬態(tài)行為，并檢測(cè)振蕩。圖9給出了典型結(jié)果。藍(lán)色曲線是施加于柵極的電壓脈沖，紅色曲線是形成的漏極電流。這兩條曲線都非常完美，沒(méi)有任何過(guò)沖、振鈴或振蕩現(xiàn)象。在驗(yàn)證設(shè)置時(shí)，觀察脈沖波形是很有用的，可確保電纜連接以及到器件焊盤的接觸是否正確。

在檢查DUT的瞬態(tài)行為時(shí)，隨時(shí)間推移而變化的器件響應(yīng)可能產(chǎn)生自加熱、電荷俘獲或其它隨時(shí)間變化的現(xiàn)象。圖10是一種自加熱實(shí)例，它將造成漏極電流隨時(shí)間而下降。在圖10中，I_D開始約為630mA，但10ms后下降到590mA，降低幅度約6%。

在射頻晶體管的柵極和漏極采用非零偏置的雙通道脈沖式I-V測(cè)試是一種功能強(qiáng)大的測(cè)試工具。它能在仿真大信號(hào)(非線性)操作的各種條件下實(shí)現(xiàn)精確的表征。在合適的測(cè)試硬件和軟件支持下，有各種單脈沖和多掃描測(cè)試?yán)炭晒┓奖愕貓?zhí)行(例如圖8左邊的測(cè)試清單)。

通常器件表征是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程，因此針對(duì)交互式測(cè)試設(shè)計(jì)的測(cè)量系統(tǒng)十分必要。這種系統(tǒng)的重要特性應(yīng)包含針對(duì)不同晶體管類型的各種脈沖式I-V參數(shù)，如高電子遷移率晶體管(HEMT)、偽形(pseduomorphic)HEMT(pHEMT)以及橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)晶體管。測(cè)試系統(tǒng)也應(yīng)提供包括延時(shí)在內(nèi)的亞毫秒脈沖時(shí)序參數(shù)，并具有修改測(cè)試參數(shù)和隨時(shí)對(duì)新舊結(jié)果進(jìn)行比較的能力。針對(duì)擴(kuò)散效應(yīng)，系統(tǒng)還應(yīng)支持對(duì)直流和脈沖式I-V測(cè)試結(jié)果的比較，并提供全面的數(shù)據(jù)分析和簡(jiǎn)單地將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到其它應(yīng)用的方式?？傊?，系統(tǒng)應(yīng)包含具有q點(diǎn)測(cè)試和電纜補(bǔ)償功能的互連和測(cè)量軟件、LLC軟件例程以及用于控制振蕩的鎮(zhèn)流電阻，并提供在使用鎮(zhèn)流電阻時(shí)能校正測(cè)試結(jié)果的靈活測(cè)量軟件。