CN102023238B - 用于SiC MESFET直流测试的夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于SiC MESFET直流测试的夹具，属于场效应晶体管测试领域。其包括布有滤波电路的PCB板和承载所述PCB板的金属板；所述金属板设有用于固定被测SiCMESFET器件的凹槽，所述PCB板设有与上述凹槽对应的通孔；所述滤波电路包括栅极滤波电路和漏极滤波电路，所述栅极滤波电路和漏极滤波电路的输出端分别通过偏置线与栅极传输线和漏极传输线连接，所述栅极传输线和漏极传输线的一端分别设有与被测SiC MESFET器件的栅极和漏极连接的触点，所述栅极传输线和漏极传输线的另一端分别设有防自激模块。本发明通过防自激模块，可以消除器件自激现象；提高了器件的测试效率，同时为器件特性的表征积累了宝贵数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于场效应晶体管测试的夹具，尤其是一种用于SiC MESFET（Metal-Semiconductor Field Effect Transistor，金属-半导体场效应晶体管）直流测试的夹具。
背景技术
SiC材料因其具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优良特性,决定了将它应用在半导体微波功率器件（尤其是MESFET）制作中成为一个必然趋势。由SiC 材料制作的微波SiC MESFET具有高压工作、高功率密度、高温工作的特点，近年来成为宽禁带半导体研究重点。通常，为了表征SiC MESFET器件性能，需要对其直流特性进行测量。测量的直流特性参数包括：饱和电流IDSS、夹断电压VOFF、最大跨导GMAX、栅漏击穿电压BVGD等。完成直流测试后，方能对SiC MESFET微波性能进行测量。
目前，SiC MESFET直流特性的测量通过常规的测试夹具实现。常规的直流测试夹具包括布有滤波电路的PCB板10和承载所述PCB板的金属板11，参看图2；所述金属板11设有用于固定被测器件的凹槽8，所述PCB板设有与上述凹槽8对应的通孔；所述滤波电路包括栅极滤波电路和漏极滤波电路，栅极滤波电路和漏极滤波电路的输出端分别通过偏置线和传输线与设置在凹槽内的被测SiC MESFET器件的栅极和漏极连接。在直流测试中，滤波电路主要作用为：1）通过各种滤波电容滤除直流测试仪器中包含的各种杂波，消除器件自激现象；2）在栅极滤波电路中引入电阻，改变器件输入阻抗，消除器件自激现象。通常，直流测试夹具中，与被测SiC MESFET器件的栅极和漏极相连的传输线末端为开路，虽然引入了滤波电容及栅极平衡电阻，仍然存在自激的现象，这在被测SiC MESFET器件增益较高时更加明显。器件自激时会造成栅极输入电流及漏极输入电流突然增大，导致器件烧毁，使得正常的器件直流测试无法正常进行。
造成器件自激的原因较为复杂，从电路工作机理分析，主要是因为在被测SiC MESFET器件的输出端和输入端存在反馈回路，当此种反馈为正反馈时，自激便产生。自激发生后，被测器件在没有输入微波功率的情况下产生微波功率输出，引起IDSS的突然增大，极易造成器件的烧毁，严重影响了器件直流测试正常进行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、有效消除自激现象的用于SiC MESFET直流测试的夹具。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于SiC MESFET直流测试的夹具，其包括布有滤波电路的PCB板和承载所述PCB板的金属板；所述金属板设有用于固定被测SiC MESFET器件的凹槽，所述PCB板设有与上述凹槽对应的通孔；所述滤波电路包括栅极滤波电路和漏极滤波电路，所述栅极滤波电路和漏极滤波电路的输出端分别通过偏置线与栅极传输线和漏极传输线连接，所述栅极传输线和漏极传输线的一端分别设有与被测SiC MESFET器件的栅极和漏极连接的触点，所述栅极传输线和漏极传输线的另一端分别设有防自激模块。
所述防自激模块由隔直电容、同轴到微带转换接头和微波功率吸收元件组成；所述同轴到微带转换接头的一端与微波功率吸收元件连接螺纹连接，另一端通过微带线与隔直电容连接；所述隔直电容与栅极传输线或漏极传输线的另一端连接。
应用上述夹具进行测试时，直流测试仪器输出的栅极电压和漏极电压分别通过栅极滤波电路和漏极滤波电路、偏置线、栅极传输线和漏极传输线施加到被测SiC MESFET器件的栅极端和漏极端；通过滤波电路的作用，直流测试仪器输出的栅极直流电压信号或漏极直流电压信号中的大部分杂波被滤除，而多余的杂波被隔直电容及微波功率吸收元件吸收。隔直电容实现微波功率吸收元件与栅极、漏极直流电压信号的隔离，其作用为保护微波功率吸收元件，同轴到微带转换接头的作用为实现微波功率吸收元件与传输线的连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过防自激模块，可以消除器件自激现象；提高了器件的测试效率，同时为器件特性的表征积累了宝贵数据。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中金属板11沿A-A向的剖视图；
图3是本发明使用状态的结构示意图；
其中，1、栅极滤波电路，2、偏置线，3、漏极滤波电路，4、同轴到微带转换接头，5、微波功率吸收元件，6、隔直电容，7、漏极传输线，8、凹槽，9、栅极传输线，10、PCB板，11、金属板，12、 代表直流测试仪器，13、代表被测SiC MESFET器件。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图和具体实施方式，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参看图1、图2和图3可以看出，本发明的夹具包括布有滤波电路的PCB板10和承载所述PCB板10的金属板11；所述金属板11设有用于固定被测SiC MESFET器件的凹槽8，所述PCB板10设有与上述凹槽8对应的通孔；所述滤波电路包括栅极滤波电路1和漏极滤波电路3，所述栅极滤波电路1和漏极滤波电路3的输出端分别通过偏置线2与栅极传输线9和漏极传输线7连接，所述栅极传输线9和漏极传输线7的一端设有与被测SiC MESFET器件的栅极和漏极连接的触点，所述栅极传输线9和漏极传输线7的另一端分别设有结构相同的防自激模块。
所述防自激模块由隔直电容6、同轴到微带转换接头4和微波功率吸收元件5组成；所述同轴到微带转换接头4的一端与微波功率吸收元件5连接螺纹连接，另一端通过微带线与隔直电容6连接；所述隔直电容6与栅极传输线9或漏极传输线7的另一端连接。即与栅极传输线9连接的防自激模块中的隔直电容焊接在栅极传输线9的另一端；与漏极传输线7连接的防自激模块中的隔直电容焊接在漏极传输线7的另一端。
本实施例中所述隔直电容为美国ATC公司ATC600S-18pF型贴片电容，也可采用相同容值的国产贴片电容；所述微波功率吸收元件为上海华湘计算机通讯工程有限公司SMAF1-18型同轴负载或者成都泰格微波技术有限公司公司TGG型隔离器；所述同轴到微带转换接头为陕西华达科技有限公司的KFD型接头。
所述金属板11设有的凹槽8与所述PCB板10上设有的通孔共同用于固定被测SiC MESFET器件。
该夹具制作方法中包括了PCB板10微带电路设计及加工工艺、金属板11的设计及机械加工工艺，具体步骤如下：
④采用铅锡焊接的方法实现传输线与电阻、电容、导线等元件的连接，完成栅极滤波电路及漏极滤波电路的制作；
⑤采用铅锡焊接的方法实现栅极传输线、漏极传输线与隔直电容、同轴到微带转接头的连接。
⑥采用螺纹紧固的方法实现同轴到微带转换接头与微波功率吸收元件的连接。
待直流测试夹具制作完成后，便可与直流测试仪器等配合使用，实现器件直流测试。
本发明的夹具与直流测试仪器12相配合的使用状态图参见图3。被测SiC MESFET器件13的芯片总栅宽可为5.0-27mm，芯片通过装配工艺密封于封装外壳中，通过螺钉将装有被测SiC MESFET器件的封装外壳固定在凹槽8中，并将所述封装外壳的相应输出端分别与栅极传输线9和漏极传输线7的触电连接。然后将直流测试仪12的相应输出端分别与本发明的栅极滤波电路1和漏极滤波电路3连接，即可进行直流测试。
测试时，直流测试仪器输出的栅极电压和漏极电压分别通过栅极滤波电路1和漏极滤波电路3、偏置线2、栅极传输线9和漏极传输线7施加到被测SiC MESFET器件13的栅极端和漏极端；通过栅极滤波电路1和漏极滤波电路3的作用，直流测试仪器输出的栅极直流电压信号或漏极直流电压信号中的大部分杂波被滤除，而多余的杂波被隔直电容及微波功率吸收元件吸收。隔直电容6实现微波功率吸收元件5与栅极、漏极直流电压信号的隔离，其作用为保护微波功率吸收元件，同轴到微带转换接头4的作用为实现微波功率吸收元件5与传输线的连接。
测试过程中，如果因为直流测试仪器12栅极输出直流电压信号的扰动瞬间产生一个脉冲信号，该脉冲信号包含的高频微波信号输入到被测SiC MESFET器件13的栅极端后，被测器件13为微波功率放大器件，对微波信号具有功率放大的作用，高频信号由被测器件13微波功率放大，放大的微波信号通过被测SiC MESFET器件13的漏极端输出，如果没有隔直电容6、同轴到微带转换接头4及微波功率吸收元件5，被放大的微波信号在栅极传输线9或漏极传输线7的末端形成全反射，通过被测器件13栅漏电容LGD又反馈至被测SiC MESFET器件13的输入端，栅漏电容LGD为被测器件栅极和漏极之间等效电容，反馈的微波信号由被器件微波放大，如此反复，形成自激，造成器件烧毁。但如果引入隔直电容6、同轴到微带转换接头4及微波功率吸收元件5，被放大的微波信号通过隔直电容6、同轴到微带转换接头4被微波功率吸收元件5吸收，而不会通过被测器件栅漏电容又反馈至被测器件输入端，故不能形成自激，自激现象成功被消除。
综上，采用本发明成功地消除了测试过程中造成的被测SiC MESFET器件的自激现象。
Claims (2)
1.一种用于SiC MESFET直流测试的夹具，其包括布有滤波电路的PCB板（10）和承载所述PCB板（10）的金属板（11）；所述金属板（11）设有用于固定被测SiC MESFET器件的凹槽（8），所述PCB板（10）设有与上述凹槽（8）对应的通孔；所述滤波电路包括栅极滤波电路（1）和漏极滤波电路（3），所述栅极滤波电路（1）和漏极滤波电路（3）的输出端分别通过偏置线（2）与栅极传输线（9）和漏极传输线（7）连接，所述栅极传输线（9）和漏极传输线（7）的一端分别设有与被测SiC MESFET器件的栅极和漏极连接的触点，其特征在于所述栅极传输线（9）和漏极传输线（7）的另一端分别设有防自激模块;所述防自激模块由隔直电容（6）、同轴到微带转换接头（4）和微波功率吸收元件（5）组成；所述同轴到微带转换接头（4）的一端与微波功率吸收元件（5）螺纹连接，另一端通过微带线与隔直电容（6）连接；所述隔直电容与栅极传输线（9）或者漏极传输线（7）的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的用于SiC MESFET直流测试的夹具，其特征在于所述微波功率吸收元件采用同轴负载或者隔离器。
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