對(duì)所有電子元件的生產(chǎn)而言測試速度都是非常重要的，在RF測試能夠進(jìn)行之前，必須測試這些器件的直流工作狀態(tài)。對(duì)于二極管來說，這包括正向壓降、反響擊穿電壓和結(jié)漏電流，而對(duì)于三極管，還包括不同的結(jié)擊穿電壓、結(jié)漏電流、集電極或漏極特性等。本文探討了通過選擇正確的測試儀器以及適當(dāng)?shù)卦O(shè)定來加速這些測試的方法。

對(duì)所有的電子元件的制造商而言，測試速度都是很重要的，而對(duì)于低價(jià)格的二、三引腳元件如二、三極管來說卻更是至關(guān)重要。在RF測試能夠進(jìn)行之前，必須測試這些器件的直流工作狀態(tài)。對(duì)于二極管來說，包括正向壓降、反響擊穿電壓和結(jié)漏電流。對(duì)于三極管，這包括不同的結(jié)擊穿電壓、結(jié)漏電流、集電極或漏極特性等。選擇正確的測試儀器并通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)定，能夠極大地加速這些測試過程。

儀器選擇

盡管可以采用各種數(shù)字萬用表(DMM)、電壓源和電流源來實(shí)現(xiàn)測試，但是與將所有這些功能包含在一個(gè)單元內(nèi)的測試系統(tǒng)相比，將占用更多的機(jī)架空間、需要學(xué)習(xí)多種命令集，系統(tǒng)編程和維護(hù)也更復(fù)雜。最重要的是，觸發(fā)時(shí)間變復(fù)雜了，且觸發(fā)的不確定性增加了，而協(xié)調(diào)分立儀器的操作增加了總線的通訊流量，降低了測試效率。

要解決這些問題，首先是將幾個(gè)功能整合到一個(gè)儀器中。源-測量單元(SMU)將精密電壓源、精密電流源、電壓表、電流表整合到一個(gè)儀器中，節(jié)約了空間并簡化了設(shè)備間的操作。其次是消除儀器和控制計(jì)算機(jī)之間的通訊延時(shí)。

降低通訊開銷

隨著儀器和計(jì)算機(jī)間的高速通訊成為可能，通過GPIB(IEEE-488總線)鏈接為測試的每個(gè)步驟提供命令和控制，使得測試系統(tǒng)自動(dòng)化更為廣泛。盡管這與以前相比有很大的進(jìn)步，但還是具有明顯的速度限制。首先，GPIB需要可觀的通訊開銷。GPIB用作實(shí)時(shí)測試的另外一個(gè)缺點(diǎn)是控制通常來自總線的另外一端-運(yùn)行Windows操作系統(tǒng)的PC，Windows在通訊響應(yīng)時(shí)具有顯著的延時(shí)，并且不可預(yù)測，這使得在測試環(huán)境中使用PC作為唯一的控制器時(shí)，多個(gè)儀器的同步幾乎是不可能的。

圖1：二極管測試時(shí)的測量設(shè)備設(shè)置。
這個(gè)問題的解決辦法是使用GPIB對(duì)儀器進(jìn)行預(yù)配置，然后讓儀器自己執(zhí)行測試。許多現(xiàn)代儀器擁有源存儲(chǔ)器列表(source memory list)編程功能，允許設(shè)立和運(yùn)行多達(dá)100個(gè)完整的測試序列而無須PC干預(yù)。每個(gè)測試可包含不同的儀器配置和測試條件，可包括源的配置、測量、條件跳轉(zhuǎn)、數(shù)學(xué)功能和通過/失敗極限測試和存儲(chǔ)功能。某些單元可在直流或脈沖模式下，采用不同的參數(shù)和時(shí)間安排運(yùn)行，使得有可能減慢較敏感的測試，或加速其它測試以優(yōu)化整個(gè)測試時(shí)間進(jìn)程。

當(dāng)儀器基本上自主運(yùn)行時(shí)，GPIB的角色就是測試前下載測試程序以及測試后上傳結(jié)果到PC，兩者都不干涉實(shí)際測試。

儀器觸發(fā)

為實(shí)現(xiàn)簡單的電流-電壓掃描(I-V)，SMU輸出一系列電壓同時(shí)測量對(duì)應(yīng)的電流。在每個(gè)電壓級(jí)，SMU首先提供一個(gè)電壓。電路中的電壓變化將引起一個(gè)瞬態(tài)電流，因此對(duì)測試完整性而言在激勵(lì)和測量之間設(shè)定一個(gè)合適的延時(shí)很關(guān)鍵。在不同的范圍內(nèi)儀器將自動(dòng)調(diào)節(jié)延時(shí)來產(chǎn)生最佳結(jié)果。然而，給測試電路附加額外的部件，例如長電纜、開關(guān)矩陣等，這將改變電路的瞬態(tài)特性。對(duì)于高阻器件，較長的測試時(shí)間通常是必要的。在這些情況下，用戶需要定義額外的延時(shí)以維持測量的完整性。

二極管的測試

我們的第一個(gè)例子包括測試儀器、器件傳遞裝置(handler)和PC(圖1)，這里需要注意如何通過內(nèi)部編程來消除大多數(shù)的GPIB通訊來加速測試。

二極管的生產(chǎn)測試包括驗(yàn)證步驟確定待測二極管的極性，然后測試正向壓降、反向擊穿電壓以及漏電流。

正向壓降是指在某些規(guī)定的正向電流時(shí)二極管兩端的電壓，通過在二極管上通過規(guī)定電流，然后在其兩端測量電壓來得到。反向擊穿電壓(VRM或VBR)是電流突然無限增加時(shí)的反向電壓，這通過施加反向電流并測量二極管兩端的電壓來測量。讀出的電壓與特定的最低極限相比較以決定測試通過或失敗。漏電流IR有時(shí)也稱為反向飽和電流，IS是給二極管施加小于反向擊穿電壓的一個(gè)電壓時(shí)的電流，它是通過施加一個(gè)特定的反向電壓并測量產(chǎn)生的電流來得到的。編寫程序來在源/存儲(chǔ)器儀器的存儲(chǔ)器位置(memory location)中設(shè)置二極管的測試，然后通過IEEE總線傳來的一個(gè)觸發(fā)開始執(zhí)行，儀器按照存儲(chǔ)器中的設(shè)定編程位置執(zhí)行操作，無須計(jì)算機(jī)的干預(yù)。

圖2：在三極管測試中一般使用兩臺(tái)SMU，第一臺(tái)在HBT基極和發(fā)射極之間，第二臺(tái)在發(fā)射極和集電極之間。
RF功率三極管測試

盡管有許多類型的RF三極管存在，但我們以異質(zhì)結(jié)雙極性三極管(HBT)為例，類似的測試可用于其它器件。由于三極管是個(gè)三端器件，通常需要使用兩臺(tái)SMU。圖2顯示兩臺(tái)SMU連接到器件，第一臺(tái)在HBT基極和發(fā)射極之間，第二