소개:

이 문서는 Aim-TTi SMU4000 시리즈 계측기, 액세서리, 소프트웨어를 사용하여 전계 효과 트랜지스터를 특성화하기 위한 테스트 및 측정 방법을 설명합니다.

SMU4000 시리즈

전계 효과 트랜지스터와 같은 3리드 부품의 특성화에는 두 개의 SMU 출력 채널이 필요합니다. 하나는 FET의 게이트를 자극하고 다른 하나는 전류 측정을 할 수 있는 드레인-소스 전압(VDS)을 제공하기 위한 것입니다.

SMU4000 시리즈 계측기는 단일 출력을 제공하지만, DIO 단자를 통해 연결되는 두 번째 SMU를 추가하면 완벽하게 기능하는 2채널 SMU를 구현할 수 있습니다. 테스트 설정에 추가 SMU만 더할 경우 테스트 속도가 느리고 테스트 과정이 힘겨울 수 있습니다. 다음 액세서리를 사용하면 테스트를 쉽고 빠르게 설정하고 수행할 수 있습니다.

SMU 링크 어댑터

DIO 단자를 통하여 두 개의 SMU를 연결하면 SMU가 핸드셰이크 트리거링 시스템을 통해 동시에 작동하게 할 수 있으므로, 완벽하게 기능하는 2채널 SMU를 효과적으로 생성할 수 있습니다.

‘SMU LINK’ 어댑터 액세서리를 사용하면 이 ‘링크’를 훨씬 간단하고 편리하게 활용할 수 있습니다. 이 링크 어댑터는 두 개의 DIO 단자 포트에 연결되어 두 개의 SMU를 함께 동기화하므로 각각의 DIO 단자를 개별적으로 배선할 필요가 없습니다.

SMU 링크 어댑터

테스트 브리지 SMU

무료 ‘테스트 브리지 SMU’ PC 소프트웨어를 사용하여 전체 과정을 훨씬 간단하게 진행할 수 있습니다. 이 소프트웨어를 통해 두 계측기를 모두 완벽하게 제어할 수 있으며, 두 개의 SMU에서 제공하는 측정 데이터로 I/V 곡선을 그릴 수 있는 강력하고 직관적인 그래프 기능을 구현할 수 있습니다.

테스트 브리지 SMU

이 SMU 링크 어댑터는 후면 패널에 있는 DIO 단자 포트를 통해 두 개의 Aim-TTi SMU를 함께 연결하도록 설계되었습니다.

DIO 단자를 통해 연결되는 두 개의 Aim-TTi SMU와 하나의 링크 어댑터
그림 1: DIO 단자를 통해 연결되는 두 개의 Aim-TTi SMU와 하나의 링크 어댑터

또한 이것은 각 DIO 단자를 개별적으로 배선할 필요 없이 한 개 또는 두 개의 계측기를 위한 DIO 확장기로 사용할 수 있습니다. 이 링크를 DIO 확장기로 사용하는 방법에 관한 자세한 내용은 ‘SMU 링크 어댑터 설명 매뉴얼’을 참조하시기 바랍니다.

Aim-TTi의 SMU 링크 어댑터
그림 2: Aim-TTi의 SMU 링크 어댑터

트리거 DIO 라인을 연결하는 링크 어댑터를 사용함으로써 두 개의 SMU로 핸드셰이크 트리거링 시스템을 통해 완벽하게 기능하는 2채널 SMU를 만들 수 있습니다.

링크 어댑터를 사용하여 두 개의 SMU를 연결할 때 어댑터는 내부적으로 각 SMU의 ‘트리거 인’을 다른 쪽의 ‘트리거 아웃’에 연결합니다. 레벨/형상과 관련된 모든 측정이 완료되면 ‘트리거 아웃'이 설정됩니다.

이렇게 ‘트리거 인’과 ‘트리거 아웃’을 결합하면 추가 배선 없이 여러 계측기의 핸드셰이킹을 구현할 수 있습니다.

두 개의 SMU를 완전히 동기화하려면 SMU의 ‘수동 설정’으로 다음 설정을 고려해 보십시오.

  • 테스트를 초기화하려면 두 SMU 모두 ‘실행’ 상태여야 합니다.
  • DIO는 두 계측기에서 반드시 액티브 하이 또는 액티브 로우로 설정되어 있어야 합니다.
  • CNFG > [시스템] 인터페이스 > [DIO] 핀 동작
  • 두 계측기에서 트리거(레벨 또는 형상)가 반드시 설정되어 있어야 하며, 트리거를 설정하려면 반드시 정상(steady)이 아닌 형상을 선택해야 합니다.
  • CNFG > [소스 측정 동작] 수동 설정 > [타이밍] 트리거
  • 두 결과 세트를 하나의 그래프에 표시하려는 경우 두 SMU의 총 측정 수가 일치해야 합니다.
  • 동기화를 유지하려면 두 SMU에서 레벨/형상의 수를 동일하게 설정하세요.
레벨 트리거링을 사용하여 두 SMU를 동기화하기
그림 3: 예제 설정 - 레벨 트리거링을 사용하여 두 SMU 동기화하기

트리거 인/트리거 아웃의 반응 시간은 일반적으로 다음과 같습니다.

트리거 아웃/인의 일반적인 타이밍
그림 4: 트리거 아웃/인의 일반적인 타이밍

테스트 설정

FET 테스트 설정 예제, 두 개의 Aim-TTi SMU와 하나의 링크 어댑터 사용
그림 5: FET 테스트 설정 예제, 두 개의 Aim-TTi SMU와 하나의 링크 어댑터 사용

필요한 장비

  • 두 개의 Aim-TTi SMU
  • Aim-TTi SMU 링크 어댑터(리본 케이블 포함)
  • SMU당 최소 두 개의 테스트 케이블 및 클립, 4선 측정 또는 2선 플러스 가드 활용에 추가 케이블이 필요함
  • 특성화를 위한 FET

특성화 테스트 콘셉트

전계 효과 트랜지스터의 IV 특성화 측정을 수행하기 위해, SMU 1개는 게이트-소스 전압(Vgs)을 제공하여 FET의 게이트를 자극하고 다른 SMU 1개는 전류 측정을 할 수 있는 드레인-소스 전압(Vds)을 제공해야 합니다.

게이트-소스 전압은 여러 이산 전압(discrete voltage) 단계에서 시작 전압부터 종료 전압까지 스위프되며, 이러한 각 단계에서 드레인 전류 측정이 수행됩니다. 그런 다음 게이트 전압을 드레인 전류에 대해 IV 곡선으로 그릴 수 있습니다. 이 작업은 다른 드레인-소스 전압에서 반복할 수 있습니다.

서로 다른 형태와 크기로 제공되는 다양한 FET가 매우 많기 때문에 모든 설정에 적합한 구성은 없습니다. 따라서 이 문서에서 설정한 레벨 및 제한은 테스트 대상 기기에 특화된 것입니다. 그러나 동기화된 테스트가 의도한 대로 작동하게 하려면 몇 가지 주요 설정이 필요합니다.

예제 설정

전압 및 전류는 FET에 따라 다릅니다.
그림 6: 예제 설정 표[전압 및 전류 설정은 FET에 따라 다름]

첫째, 가장 중요한 것은 수동 설정 내의 '트리거' 설정입니다. 이것은 '레벨'로 설정되어야 합니다. 이것은 기본적으로 글로벌 트리거의 상태를 제어합니다. ‘레벨’로 설정하는 것은 다음 레벨로 설정하기 전에 글로벌 입력 트리거가 필요하고, 설정 레벨에 대한 모든 측정이 완료되면 글로벌 출력 트리거가 설정된다는 뜻입니다. 이 과정 없이는 유닛 사이에서 동기화 핸드셰이킹은 일어나지 않습니다.

두 SMU가 동기화를 유지하려면 둘 모두가 동일한 수의 레벨을 소싱하여 각 게이트 전압 단계에 대한 드레인 전류를 측정해야 합니다. 이는 사실상 시작 및 종료 레벨이 Vds 소싱 SMU에 대해 동일하게 유지될 가능성이 높다는 의미입니다. (즉, Vds 전압은 전체 테스트에서 동일하게 유지되지만 각 단계 레벨에서 측정이 트리거됩니다)

대부분의 애플리케이션에서 측정 카운트는 1로 설정해야 합니다. 이를 통해 각 게이트 레벨 전압 측정에 대해 단일 드레인 전류 측정이 이루어집니다.

DIO는 두 계측기에서 ‘액티브 하이’ 또는 ‘액티브 로우’로 설정되어야 합니다.

테스트 실행

테스트 설정과 구성이 완료되면 IV 특성화가 수행될 수 있습니다.

FET 테스트 설정 실행하기
그림 7: FET 테스트 설정 실행하기

테스트를 실행하려면 SMU 1(Vgs)를 활성화한 후 첫 번째 측정이 수행될 때까지 기다린 후 SMU 2(Vds)를 활성화해야 합니다. 이후 두 SMU가 테스트를 수행하고 SMU 링크를 통해 스스로 동기화합니다.

테스트가 완료되면 결과를 결합하기 위해 각 SMU의 결과를 USB 플래시 드라이브를 통해 내보내거나 원격으로 PC에 전송할 수 있습니다.

FET 테스트 결과, Aim-TTi 테스트 브리지 SMU에서 내보낸 IV 곡선
그림 8: FET 테스트 결과, Aim-TTi 테스트 브리지 SMU에서 내보낸 IV 곡선

이것은 단일 상수 드레인 소스 전압에서 하나의 IV 곡선으로 FET를 특성화하는 방법에 대한 예제입니다. 그러나 테스트를 반복하고 SMU 2의 Vds 스위프 전압을 변경하여 다양한 드레인-소스 전압에서 일련의 결과를 구축할 수 있습니다.

이는 개별 테스트로 진행할 수도 있고, 다중 테스트 설정을 시퀀스 모드에 불러옴으로써 테스트 시퀀스에 결합할 수도 있습니다.
테스트 시퀀스 설정에 관한 자세한 정보는 ‘SMU4000 시리즈 설명 매뉴얼’을 참조하시기 바랍니다.

이러한 유형의 테스트를 수행할 때 SMU 1의 첫 번째 측정과 SMU 2의 마지막 측정이 각 단계 또는 설정에 대하여 ‘예기치 않은’ 것이 될 수 있으며 다음에 나타난 것과 비슷한 결과를 보일 수 있습니다.

FET 테스트 결과, Aim-TTi 테스트 브리지 SMU에서 내보낸 IV 곡선
그림 9: FET 테스트 결과, Aim-TTi 테스트 브리지 SMU에서 내보낸 IV 곡선

첫 번째 및 마지막 측정 결과는 핸드셰이킹 프로세스가 시작되는 동안 생성됩니다. 이 영향을 완화할 수 있는 FET 테스트 결과, Aim-TTI 테스트 브리지 SMU 솔루션에서 내보낸 IV 곡선이 있습니다.

두 개의 Aim-TTi SMU와 하나의 링크 어댑터를 사용한 핸드셰이킹 프로세스
그림 10: 두 개의 Aim-TTi SMU와 하나의 링크 어댑터를 사용한 핸드셰이킹 프로세스

SMU 1의 설정에 단일 지점을 추가하여 SMU 1 스위프가 끝나기 전에 SMU 2가 마지막 측정을 수행하도록 합니다.

이러한 결과를 보정하려면 총 포인트 수를 늘리십시오. 예컨대, 100개의 측정이 필요한 경우 101 포인트를 선택하면 됩니다. 측정 결과를 내보낼 수 있고 원하지 않는 측정은 필요 시 삭제할 수 있습니다.

‘측정 제어’를 상수 레벨로 설정하시면 최종 측정 레벨이 기록되고 SMU 1의 출력이 계속 작동하는 상태가 됩니다. SMU 1의 출력은 수동으로 비활성화해야 합니다.

테스트 브리지 SMU 사용하기

두 개의 SMU를 사용하여 FET를 특성화하는 전체 과정은 무료 ‘테스트 브리지 SMU’ PC 소프트웨어를 통해 훨씬 간단하고 빠르게 진행할 수 있습니다. 이 패키지는 www.aimtti.com/support에서 무료로 다운로드할 수 있습니다. 이 소프트웨어를 통해 두 계측기를 모두 완벽하게 제어할 수 있고, 두 개의 SMU에서 제공하는 측정 데이터로 IV 곡선을 그릴 수 있는 강력하고 직관적인 그래프 기능을 구현할 수 있습니다.

테스트 브리지 SMU 설정 기능

Aim-TTi 테스트 브리지, SMU 설정
그림 11: Aim-TTi 테스트 브리지, SMU 설정

연결을 초기화할 때, 쉽게 식별하기 위해 ‘게이트 전압’과 ‘전류 드레인’ 같은 개별적인 이름을 각 SMU에 지정할 수 있습니다. 이후 이러한 이름은 해당 계측기에서 보내는 모든 결과와 연결됩니다. 결과를 빠르고 효율적으로 정리하여 분석할 수 있습니다.

식별된 후에는 각 SMU의 설정을 하나의 화면에 함께 표시할 수 있기 때문에, 각 계측기의 모든 설정을 표시, 편집할 수 있습니다.

이 창에서 설정을 저장할 수 있고 하나의 SMU에서 다른 SMU로 로드할 수 있기 때문에 추가 구성의 필요 없이 동일한 설정을 한 번에 실행할 수 있습니다.

테스트 브리지 SMU 시퀀스 기능

테스트 브리지를 통해 전면 패널의 여러 화면이 아닌 하나의 장소에서 시퀀스를 생성할 수 있습니다. ‘모드’ 드롭 다운 박스를 사용하여 모드를 시퀀스로 간단히 변경함으로써 시퀀스 모드 편집기를 활성화할 수 있습니다.

Aim-TTi 테스트 브리지, SMU 시퀀스 설정
그림 12: Aim-TTi 테스트 브리지, SMU 시퀀스 설정

시퀀스에 단계가 추가되면 앞서 설명한 것과 동일한 방식으로 이 창에서 바로 설정을 생성할 수 있습니다. 해당 단계 아래의 확장기를 사용하거나 외부 파일로부터 로드할 수 있습니다. 이는 동일한 설정을 다양한 드레인-소스 전압에서 반복할 수 있는 간단한 플랫폼입니다.

한 시퀀스에 최대 25단계를 추가할 수 있습니다. 각 시퀀스 설정은 필요에 따라 이름을 정하고 순서를 변경할 수 있습니다.

테스트가 완료되면 데이터 저장/분석 옵션이 있는 팝업창이 나타납니다.

테스트 브리지로 결과 분석하기

테스트 브리지는 하나 또는 두 개의 SMU로부터 결과를 추출하고 분석하는 것을 간소화하는 강력한 기능을 제공합니다.

테스트 실행 후 테스트 브리지는 SMU로부터 결과를 추출하여 ‘결과’ 탭에 로드합니다(팝업창에 ‘데이터 분석’이 체크 표시된 경우).

Aim-TTi 테스트 브리지, SMU 결과 분석
그림 13: Aim-TTi 테스트 브리지, SMU 결과 분석

FET를 특성화할 때 테스트 브리지는 ‘두 개의 데이터 세트’ 기능을 사용하여 SMU 1의 게이트 전압 결과와 SMU2의 드레인 전류 결과를 비교해 그래프상에 IV 곡선으로 표시할 수 있습니다.

그래프 내에 결합된 선택된 데이터는 파일로 바로 내보낼 수 있고, 두 테스트의 새로운 결과 세트의 축약본을 생성하여 필요한 경우 외부 프로그램에서 추가로 분석할 수 있습니다. 또한 이미지 파일 도 그림 8, 그림 9에 표시된 바와 같이 그래프에서 바로 저장할 수 있습니다.

두 개의 데이터 세트를 사용한 Aim-TTi 테스트 브리지 SMU IV 그래프
그림 14: 두 개의 데이터 세트를 사용한 Aim-TTi 테스트 브리지 SMU IV 그래프

결과가 시퀀스의 일부인 경우, 테스트 브리지는 ‘그룹화’라는 기능을 제공합니다. 그룹화는 시퀀스 모드에 있을 때 SMU에서 수집된 측정 데이터와 함께 사용하도록 설계되었으며, 그룹화가 작동하기 위해서는 기록된 측정 데이터에 반드시 단계 및/또는 반복이 포함되어 있어야 합니다. 데이터 세트 내의 각 단계는 X축에 새로운 계열로 표시될 수 있습니다.

또한 하나의 단계가 반복되거나 변경될 때 그룹화를 통해 데이터 세트를 분할할 수 있습니다. 그림 15는 데이터 세트 내 각 단계와 반복이 X축에 새로운 계열로 표시되어 있는 것을 보여줍니다. 다른 많은 기능과 함께 고급 확대/축소 및 이동 기능을 사용하여 결과를 추가로 분석할 수 있습니다. 더 자세한 정보는 ‘테스트 브리지 SMU 설명 매뉴얼’을 참조하시기 바랍니다.

시퀀스된 두 데이터 세트를 사용한 Aim-TTi 테스트 브리지 SMU I/V 그래프
그림 15: 시퀀스된 두 개의 데이터 세트를 사용한 Aim-TTi 테스트 브리지 SMU I/V 그래프
트윗게시물공유

Stay informed


Keep up to date on the latest information and exclusive offers!

Subscribe now

Data Protection & Privacy Policy

Thanks for subscribing

Well done! You are now part of an elite group who receive the latest info on products, technologies and applications straight to your inbox.