GaN HEMT器件的評估一般包含直流特性(直流l-V測試)、頻率特性(小信號S參數(shù)測試)、功率特性(Load-Pull測試)。射頻器件性能評估數(shù)字源表認(rèn)準(zhǔn)普賽斯儀表.

直流特性測試

    與硅基晶體管一樣,GaN HEMT器件也需要進(jìn)行直流l-V測試,以表征器件的直流輸出能力以及工作條件。其測試參數(shù)包括:Vos、IDs、BVGD、BVDs、gfs等,其中輸出電流lps以及跨導(dǎo)gm是最為核心的兩個參數(shù)。

圖6:GaN    HEMTGaN HEMT器件規(guī)格參數(shù)

圖7:GaN    HEMT器件輸出特性曲線

頻率特性測試

    射頻器件的頻率參數(shù)測試包含小信號S參數(shù)、互調(diào)(IMD)、噪聲系數(shù)和雜散等特性的測量。其中,S參數(shù)測試描述了RF器件在不同頻率下和對于信號的不同功率水平的基本特性,量化了RF能量是如何通過系統(tǒng)傳播。

    S參數(shù)也就是散射參數(shù)。S參數(shù)是一種描述元器件在表現(xiàn)為射頻特性的高頻信號激勵下的電氣行為的工具,它描述的方法是以元器件對入射信號作出反應(yīng)(即“散射”)后,從元器件外部“散射”出的可測量的物理量來實現(xiàn)的,測量到的物理量的大小反應(yīng)出不同特性的元器件會對相同的輸入信號“散射”的程度不一樣。

    使用小信號S參數(shù),我們可以確定基本RF特性,包括電壓駐波比(VSWR)、回報損耗、插入損耗或給定頻率的增益。小信號S參數(shù)通常均利用連續(xù)波(CW)激勵信號并應(yīng)用窄帶響應(yīng)檢測來測量。但是,許多RF器件被設(shè)計為使用脈沖信號工作,這些信號具有寬頻域響應(yīng)。這使得利用標(biāo)準(zhǔn)窄帶檢測方法精確表征RF器件具有挑戰(zhàn)性。因此,對于脈沖模式下的器件表征,通常使用所謂的脈沖S參數(shù)。這些散射參數(shù)是通過特殊的脈沖響應(yīng)測量技術(shù)獲得的。目前,已有企業(yè)采取脈沖法測試S參數(shù),測試規(guī)格范圍為:100us脈寬,10~20%占空比。

    由于GaN器件材料以及生產(chǎn)工藝限制,器件不可避免存在缺陷,導(dǎo)致出現(xiàn)電流崩塌、柵極延遲等現(xiàn)象。在射頻工作狀態(tài)下,器件輸出電流減小、膝電壓增加，最終使得輸出功率減小,性能惡化。此時,需采用脈沖測試的方式,以獲取器件在脈沖工作模式下的真實運行狀態(tài)?？蒲袑用?也在驗證脈寬對電流輸出能力的影響,脈寬測試范圍覆蓋0.5us~5ms級別,10%占空比。

功率特性測試(Load-pull測試)

   GaNHEMT器件具有適應(yīng)高頻率、高功率工況的優(yōu)異特性,因此,小信號S參數(shù)測試已難以滿足大功率器件的測試需求。負(fù)載牽引測試(Load-Pull測試)對于功率器件在非線性工作狀態(tài)下的性能評估至關(guān)重要,能夠為射頻功率放大器的匹配設(shè)計提供幫助。在射頻電路設(shè)計中,需要將射頻器件的輸入輸出端都匹配到共輪匹配狀態(tài)。當(dāng)器件處于小信號工作狀態(tài)下時,器件的增益是線性的,但是當(dāng)增大器件的輸入功率使得其工作在大信號非線性狀態(tài)時,由于器件會發(fā)生功率牽引,會導(dǎo)致器件的Z佳阻抗點發(fā)生偏移。因此為了獲得射頻器件在非線性工作狀態(tài)下的Z佳阻抗點以及對應(yīng)的輸出功率、效率等功率參數(shù),需在對器件進(jìn)行大信號負(fù)載牽引測試,使器件在固定的輸入功率下改變器件輸出端所匹配的負(fù)載的阻抗值,找到Z佳阻抗點。其中,功率增益(Gain)、輸出功率密度(Pout)、功率附加效率(PAE)是GaN射頻器件功率特性的重要考量參數(shù)。

基于普賽斯S/CS系列源表的直流l-V特性測試系統(tǒng)

  整套測試系統(tǒng)基于普賽斯S/CS系列源表,配合探針臺以及專用測試軟件,可用于GaN   HEMT、GaAs射頻器件直流參數(shù)測試,包括閾值電壓、電流、輸出特性曲線等。

基于普賽斯Р系列脈沖源表/CP系列恒壓脈沖源的脈沖I-V特性測試系統(tǒng)

    整套測試系統(tǒng)基于普賽斯P系列脈沖源表/CP恒壓脈沖源,配合探針臺以及專用測試軟件,可用于GaN  HEMT 、GaAs射頻器件脈沖I-V參數(shù)測試,尤其是脈沖l-V輸出特性曲線的繪制。

基于普賽斯CP系列恒壓脈沖源的脈沖S參數(shù)測試系統(tǒng)

    整套測試系統(tǒng)基于普賽斯CP系列恒壓脈沖源,配合網(wǎng)絡(luò)分析儀、探針臺、Bias-tee夾具,以及專用測試軟件。在直流小信號S參數(shù)測試的基礎(chǔ)上,可實現(xiàn)GaN  HEMT 、GaAs射頻器件脈沖S參數(shù)測試。

    武漢普賽斯一直專注于功率器件、射頻器件以及第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域電性能測試儀表與系統(tǒng)開發(fā),基于核心算法和系統(tǒng)集成等技術(shù)平臺優(yōu)勢,率先自主研發(fā)了高精度數(shù)字源表、脈沖式源表、脈沖大電流源、高速數(shù)據(jù)采集卡、脈沖恒壓源等儀表產(chǎn)品以及整套測試系統(tǒng)。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在功率半導(dǎo)體材料與器件、射頻器件、寬禁帶半導(dǎo)體的分析測試領(lǐng)域?？筛鶕?jù)用戶的需求,提供高性能、高效率、高性價比的電性能測試綜合解決方案