柵-源短路時的漏極電流檢測項目詳解

一、靜態特性檢測

1. • 目的：測量柵-源短路時漏極與源極間的自然導通電流（典型值：增強型MOSFET接近零，耗盡型器件較高）。
   • 測試條件：???=0VGS?=0，施加固定???VDS?（如器件耐壓的50%）。
   • 判據：若????IDSS?顯著偏離規格書（如增強型MOSFET >1μA），可能表明柵氧擊穿或寄生導通。
2. • 方法：通過微小???VGS?掃描（如±1V），觀察漏極電流是否隨柵壓變化。
   • 意義：柵-源短路時???VTH?應無法正常表征，若檢測到明確閾值，說明短路為局部失效。

二、動態特性檢測

1. • 測試電路：搭建雙脈沖測試平臺，強制柵-源短路（通過跳線或模擬故障）。
   • 關鍵參數：
     • 開通/關斷延遲時間（??td?）：短路時延遲可能異常縮短或消失。
     • 電流上升率（??/??di/dt）：若??ID?無控制地陡升，表明柵極完全失控。
2. • 適用場景：當MOSFET體二極管因短路被迫導通時，檢測反向恢復電荷（???Qrr?）。
   • 異常標志：???Qrr?異常增大可能反映載流子注入失控。

三、可靠性及失效分析項目

1. • 條件：將器件加熱至125°C，施加額定???VDS?，監測??ID?隨時間變化。
   • 失效機制：溫度加速下，柵氧缺陷或金屬遷移可能導致漏電流指數級上升。
2. • 方法：在柵-源短路狀態下，施加高壓???VDS?直至器件失效，記錄失效時間與能量。
   • 數據應用：驗證器件抗雪崩擊穿能力，優化保護電路設計。

四、進階檢測手段

1. • 步驟：解剖失效器件，定位柵極金屬熔融或擴散路徑，關聯電學特性與物理損傷。
2. • 技術：利用紅外熱像儀捕捉短路點的局部溫升，識別熱點分布（分辨率需≤5μm）。

五、測試系統配置

• 核心設備：
  • 高精度源測量單元（SMU，如Keysight B2900A）
  • 動態參數測試儀（如Tektronix IV-CDV系統）
  • 高溫探針臺（用于溫度依賴性測試）
• 安全設計：串聯熔斷器或電子負載限流，防止連鎖損壞。

六、數據分析與標準參考

• 數據對比：將實測值與JESD22-A108（靜態測試）、JESD24-7（動態測試）等標準比對。
• 典型失效閾值：
  • ????>10??IDSS?>10mA（低壓器件）或????>1??IDSS?>1mA（高壓器件）視為嚴重異常。
  • 開關波形中出現持續振蕩：提示寄生參數激增或柵極電荷泄露。

七、常見問題與解決方案

• 問題1：測試中漏極電流漂移 對策：檢查測試夾具接觸電阻，采用開爾文連接法消除誤差。
• 問題2：高頻噪聲干擾動態測試 對策：使用差分探頭并增加RC低通濾波（截止頻率≥10倍信號帶寬）。