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Rdson测试的问题及分析

电力电子 | 发布时间:2017-11-10 | 人气: | #评论# |本文关键字:Rdson,MOSFET
摘要:由于MOSFET在芯片的设计中具有尺寸小,应用中具有功耗低,负载能力强,功耗低,开关速度快等许多优点,应用范围也变得越来越广。MOS作为开关在模拟电路中常用于多路器选择,调制

由于MOSFET在芯片的设计中具有尺寸小,应用中具有功耗低,负载能力强,功耗低,开关速度快等许多优点,应用范围也变得越来越广。 MOS作为开关在模拟电路中常用于多路器选择,调制等,在数字电路中常用作传输门。在作为开关时,MOS一般工作在非饱和区(线性区), 而在作为源时(电流或电压源),常常工作在饱和区。 对于开关,一个非常重要的特性则是导通电阻(Ron)和 关断电阻 (Roff)。 在理想的情况下, 导通电阻应为零,而关断电阻则是无穷大,然是在实际条件下,理想的状况不可能存在。 故在此想和大家探讨一下导通电阻的测试。

MOS的导通电阻是由源极和漏极电阻 (Rs和Rd)及沟道电阻串联组成,通常状况下Rs和Rd都非常小,主要还是受沟道电阻的影响。作为开关(线性区),在导通的状况下,开关两端电压很小,通常Ron会小于作为源时(饱和区)的导通电阻。 此时的Ron值主要受管子的宽长比影响,宽长比越大,Ron越小。 扯远了……

在测试开关Ron时,常常会遇到一些非常奇怪的问题, 表现在Ron值在不同的Tester/handler上所测的结果不同 ,或是和Manual socket/Bench上偏差较大(如下图);Figure 1

在连续测同一颗产品时,Ron值变化非常大(如下图);

Figure 2

随着测试数量的增加,Ron会呈有规律的变化(如下图)等。

Figure 3

出现以上问题其实并不奇怪,这都是由我们在整个测试过程中所遇到的且不可避免的误差问题引起。测试过程中的误差主要分为以下三个方面, 系统误差,量化误差和随机误差。

系统误差:从一个测量到另一个测量一直出现的误差。 引起的原因包括DC偏移,增益误差,DVM测量电路中的非理想线性和测试硬件设计问题。     

 量化误差: 由测试仪器精度造成。测试仪采用的ADC本身就存在量化误差 (误差是不可避免的)。量化误差是由ADC将模拟信号(输入的电压或电流)转变为一个数字输出的有限集。

机误差: 通常由测试硬件中热噪声或其他噪声源引起。常常难以判断是由Tester本身引起还是由于测试硬件设计造成。如果不能通过修改硬件设计解决,则通过多次测量后的平均或过滤解决。

如上图1,在不同Tester上出现不同结果,很大的可能性是由于系统误差造成,对于系统误差的解决,我们常常会通过对Tester 做Calibration或补偿的方式解决。

而对于图2,在连续测试时,结果变化非常大,则有可能是因量化误差引起,对于量化误差,在测试方案定型后(包括Tester的选择),很难再去改进,因此需要我们在最开始就考虑好选用的Tester或测试源具有较高的精度或是较好的Floating 源。

对上图3, 在test program及硬件设计没有bug的状况下,一般由测试源发热引起造成的漂移(测试Ron时,都会通过较大的电流),解决方法可能有很多种,但常常我们可以考虑降低测试时的工作电压来减少热噪声。 上面有提到在作为开关时,工作在线性区,Ron的值主要受管子的宽长比影响,而非所加的电压。

责任编辑:电气自动化网

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