LDMOS的参数测试.

LDMOS的参数测试一、LDMOS器件电学特性在线测试•采用吉时利直流参数测试系统并配合高压测试探针对制备的LDMOS器件进行在片测试。利用光学显微镜观察器件的具体结构，并用探针给相应的电极加电，只使用探针向器件栅、漏极加电，而源极直接通过衬底与金属吸盘接地。需要测试的电学特性参数有：1、阈值电压测试2、击穿电压测试3、输出特性测试1、阈值电压测试•测试的方式：固定器件漏源电压为某一值，扫描栅源电压Vgs，得到Ids-Vgs曲线。•设置Ids的一个初始小电流，当增加Vgs扫描得到相同的电流时，此时的Vgs则认定为器件的阈值电压Vt。•当Vgs大于Vt时，Ids迅速增大，则说明器件开启特性良好。2、击穿电压测试•测试的方式：在栅压为零的条件下，扫描漏源电压Vds，提取Ids-Vds曲线。•设置Ids的一个初始小电流，当增加Vds扫描得到相同的电流时，此时的Vds则认定为器件的击穿电压。3、输出特性测试•测试的方式：在已知Vt的前提下，保证Vgs大于Vt，以0.2V为步长，开始扫描漏源电压Vds，提取不同Vgs下的Ids-Vds曲线。（例如：Vt为2.6V，可以将栅压从2.8增长到3.8V，步长为0.2V，扫描Vds。）•当Vds很小时，Ids随Vds的增加而增大，表现出电阻特性；当Vds较大时，Ids随Vds的增加，上升速率减小，曲线弯曲并趋于平坦，表现为电流饱和现象；当Vds继续增大，器件进入饱和区，Ids基本不随Vds增大而变化，这些现象说明器件的输出特性正常。二、LDMOS器件负载牵引阻抗参数测试•负载牵引法（Load-Pull）是通过连续调节分别连接在被测器件输入、输出端口的源、负载阻抗调谐器，使输出功率和增益随之增大，仿佛是输出功率被阻抗调谐器“牵引”变化，习惯统称为负载牵引。•当器件达到最大功率传输状态时，认为器件输入阻抗与源调谐器阻抗、器件输出阻抗与负载调谐器阻抗共轭，通过读出调谐器的阻抗，即可反推出器件的输入、输出阻抗。•在整个测试过程中，通过调节阻抗调谐器，可以观测器件的最大输出功率，最大增益。1、负载牵引测试系统的构成负载牵引测试系统构成部分的功能•网络分析仪（VNA）用于初始的系统校准以及器件小信号参数测试；•直流电源可以为待测器件（DUT）提供合适的偏置电压或电流；•直流偏置BIAST型器是直流信号的加载通道，并且起到直流信号与射频信号隔离的作用；•高频信号源用来驱动待测功率器件工作在真实的大信号状态；•衰减器对DUT出功率进行衰减，起到保护频谱仪的作用•中央主控计算机（CHC）可以程控调节连接在待测器件两端的调谐器阻抗的大小，并实时监测器件的输出功率等指标的变化，找出使器件输出功率最大时调谐器的阻抗值，以反推器件阻抗，从而完成阻抗测试；•双通道功率计及频谱仪可以测试器件的输出功率及相应的功率谱线，结合CHC中的测试软件，绘制出待测器件的增益、效率等多种响应曲线；•源、负载端耦合器用于输入、输出及反射信号的提取；环形器用于防止大功率信号反射回信号源，起到保护信号源的作用；负载牵引系统的特点（1）连接待测器件两端的阻抗调谐器是可程控的，由中央主控计算机驱动高精度的步进电机，精确控制阻抗的变化，调谐器阻抗的变化范围可以覆盖整个阻抗圆图，从而达到阻抗“无死角”测试的效果。（2）中央主控计算机内置有综合测试软件，它可以计算绘制出待测器件的输出功率、增益及效率等参数随负载阻抗变化的等值曲线，并可自动跟踪各参数最大值在阻抗圆图上的位置，从而得到器件特定参数最大值所对应的输入、输出阻抗。根据这些结果，可以折中设计出满足需要的功率放大电路。2、TRL校准•由于测试中，测试仪器之间有许多中间件和连接件，使得测试出现误差，所以要对测试进行校准，才能准确获得器件的输入、输出阻抗参数。•TRL（Through-Reflection-Line）校准只采用“直通”、“反射”、“延迟线”三种类型校准件即可完成全部的校准过程。•当网分内部为正向测试时，通道R，A，B分别测试入射波、传输波、反射波，从而计算出期间的S参数。（1）直通校准件•校准时，左右对准连接，中间用与微带线等宽的铜箔粘贴，即可达到零长度止痛目的。（2）反射校准件•直通校准完成之后，去掉铜箔，当左右校准件分开间距为待测器件封装法兰宽度时，即可达到开路反射校准的目的。（3）延迟校准件•采用/4延迟板和测试板对准连接，微带线衔接部分用等宽铜箔粘贴，即可达到/4延迟校准的目的。3、LDMOS器件阻抗参数测试•（1）负载牵引系统校准•（2）负载牵引系统嵌入•（3）LDMOS器件负载牵引测试（1）负载牵引系统校准•在中央主控计算机的控制下，自动阻抗调谐器在2.07，2.11，2.14，2.17，2.21GHz五个测试频点对Simth圆图进行均匀分布阻抗打点，以便校准和测试；•使用网分自带的电子或机械校准件校准网络分析仪；•利用校准后的网络分析仪分别测试耦合器、隔离器、BIAST、衰减器、功率探头及同轴电缆的S参数，并将测试的结果保存在网分内部；•将系统完整连接，测试整体的S参数，并与先前测试的S参数对比，完成系统整体校准。（2）负载牵引系统去嵌入•首先，将器件与测试电路板焊接，并固定在夹具上，接入负载牵引测试系统中；•然后，将先前测试的所有系统部件及校准件的S参数文件配置到测试控制软件中，完成整体验证和系统去嵌入，将测试参考面延伸到待测器件栅、漏引脚两端。（3）LDMOS器件负载牵引测试•在完成系统标准及去嵌入之后，使用负载牵引系统对LDMOS期间进行阻抗参数测试，流程如下：•A：在不同的栅源偏置下，对器件进行漏源电压扫描，检测漏极电流，得到器件的I-V输出特性曲线。（注意器件的阈值电压和击穿电压等特性）确定器件的直流工作点，此时，器件工作在AB类状态下，兼顾输出功率和效率，能全面反应器件的特性；•B：在期间未进行任何牵引的情况下，对器件进行功率扫描；•C：对器件进行第一次负载牵引（Load-Pull），使器件输出端初步匹配，并对器件进行功率扫描，得到器件输出功率等值线。此时，系统会自动完成输出功率最大值搜索，并读出此时负载调谐器的阻抗值；•D：在第一次负载牵引测试点额基础上，对器件进行源牵引（Source-Pull）测试，以确定器件的输入阻抗；•E：当器件的输入匹配后，器件传输功率增大，工作状态发生变化，其输出阻抗会随之改变，所以有必要在器件输入匹配的情况下，进行第二次负载牵引测试，以优化器件的输出功率、增益等指标，得到最优的负载阻抗。•这样就完成了整个负载牵引测试。根据“共轭匹配输出功率最优”的原则，由负载牵引测试系统的源、负载调谐器的阻抗值，反推出LDMOS器件的输入、输出阻抗。