CN221039311U - 晶体管参数量测装置 - Google Patents

Abstract

晶体管参数量测装置包含量测电路及处理器。量测电路产生初始电压及初始电流至待测晶体管，量测待测晶体管响应初始电流的第一电压。处理器耦接量测电路，并于第一阶段根据初始电流产生第一电压差值。处理器根据第一电压差值控制量测电路，调整初始电压至基准电压。当量测电路处于基准电压下，处理器于第二阶段控制量测电路以产生第一电流至待测晶体管，通过量测电路量测待测晶体管响应第一电流的第二电压以计算第二电压差值。处理器根据初始电流、第一电流、前述两种电压差值计算待测晶体管的跨导参数。本案通过控制待测晶体管的漏极及源极的通道电流，测量待测晶体管栅极及源极的电压变化量，计算待测晶体管的跨导参数，节省量测过程的时间成本。

Description

晶体管参数量测装置

技术领域

本案涉及一种量测装置。详细而言，本案涉及一种晶体管参数量测装置。

背景技术

现有晶体管参数量测装置需要根据预设回圈重复控制晶体管的栅极端及源极端的电压，借以促使漏极端及源极端的间的通道电流接近目标量测条件。处于目标量测条件下，现有晶体管参数量测装置才能控制晶体管以进行其他电性检测。

然而，现有晶体管参数量测装置在调整晶体管的通道电流接近目标量测条件的量测过程中，需要持续改变晶体管的栅极端的脉波电压，量测过程所耗费许多时间成本。

因此，上述技术尚存诸多缺陷，而有待本领域从业人员研发出其余适合的晶体管参数量测装置的电路设计。

实用新型内容

本案的一面向涉及一种晶体管参数量测装置。晶体管参数量测装置包含量测电路及处理器。量测电路用以产生初始电压及初始电流至待测晶体管，以量测待测晶体管响应初始电流的第一电压。处理器耦接于量测电路，并用以于第一阶段根据初始电流产生第一电压差值。处理器用以根据第一电压差值以控制量测电路，借以调整初始电压至基准电压。当量测电路处于基准电压下，处理器用以于第二阶段控制量测电路以产生第一电流至待测晶体管，以通过量测电路量测待测晶体管响应第一电流的第二电压，借以计算第二电压差值。处理器根据初始电流、第一电流、第一电压差值及第二电压差值以计算待测晶体管的跨导参数。

在一些实施例中，待测晶体管包含第一端、第二端以及控制端。量测电路更用以接收处理器的控制信号，以使得待测晶体管于第一阶段根据初始电流以产生第一电压，待测晶体管用以于第二阶段根据第一电流以产生第二电压。

在一些实施例中，量测电路包含电流源。电流源耦接于待测晶体管的第一端及第二端，并用以于第一阶段产生初始电流至待测晶体管，且用以于第二阶段产生第一电流至待测晶体管。

在一些实施例中，量测电路还包含电压源。电压源耦接于待测晶体管的第一端及控制端，并用以于第一阶段产生初始电压。

在一些实施例中，量测电路还包含电压表。电压表用以于第一阶段量测待测晶体管的第一端及第二端响应于初始电流的第一电压。

在一些实施例中，电压表耦接于待测晶体管的第一端及第二端。处理器更用以根据初始电压及响应初始电流的第一电压以计算第一电压差值，处理器更用以于第一阶段控制电压源以调整初始电压至基准电压，使得电压表的第一电压调整至目标电压。

在一些实施例中，处理器更通过第一电压差值及待测晶体管的工作偏压特性使得电压表的第一电压调整至目标电压。

在一些实施例中，处理器更用以于第二阶段控制电压源以产生基准电压，借以根据第二电压及基准电压计算第二电压差值。

在一些实施例中，电压表耦接于待测晶体管的第二端及控制端。处理器更用以根据待测晶体管响应初始电流的第一电压，以产生第一电压差值。

在一些实施例中，电流源包含脉冲宽度调变电流源。

附图说明

参照后续段落中的实施方式以及下列附图，当可更佳地理解本案的内容：

图1为根据本案一些实施例绘示的晶体管参数量测装置及待测晶体管的电路方块示意图；

图2为根据本案一些实施例绘示的晶体管参数量测装置的量测电路及待测晶体管的电路架构示意图；

图3为根据本案一些实施例绘示的晶体管参数量测装置的量测电路及待测晶体管的电路状态示意图；

图4为根据本案一些实施例绘示的晶体管参数量测装置的量测电路及待测晶体管的电路状态示意图；

图5为根据本案一些实施例绘示的晶体管参数量测装置的量测电路及待测晶体管的电路架构示意图。

【符号说明】

100：晶体管参数量测装置

110～110A：量测电路

120：处理器

T1：待测晶体管

V_S：电压源

I_S：电流源

V_M：电压表

G：栅极端

D：漏极端

S：源极端

N1～N2：节点

I_D1：初始电流

I_D2：第一电流

具体实施方式

以下将以附图及详细叙述清楚说明本案的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“包含”、“具有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案的描述上额外的引导。

图1为根据本案一些实施例绘示的晶体管参数量测装置100及待测晶体管T1的电路方块示意图。在一些实施例中，请参阅图1，晶体管参数量测装置100包含量测电路110及处理器120。处理器120耦接于量测电路110。

在一些实施例中，量测电路110用以产生初始电压及初始电流至待测晶体管T1，以量测待测晶体管T1响应初始电流的第一电压。处理器120用以于第一阶段根据初始电流产生第一电压差值。处理器120用以根据第一电压差值以控制量测电路110，借以调整初始电压至基准电压。

接着，当量测电路110处于基准电压下，处理器120用以于第二阶段控制量测电路110以产生第一电流至待测晶体管T1，以通过量测电路110量测待测晶体管T1响应第一电流的第二电压，借以计算第二电压差值。处理器120根据初始电流、第一电流、第一电压差值及第二电压差值以计算待测晶体管T1的跨导参数。

在一些实施例中，处理器120可包含但不限于单一处理器以及多个微处理器的集成，例如，中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或绘图处理器(GraphicProcessing Unit，GPU)等。在一些实施例中，处理器120包含量测程序，借以控制量测电路110以量测待测晶体管T1。

在一些实施例中，处理器120的量测程序可实作为一计算机程序，并储存于一计算机可读取记录媒体中，而使计算机读取此记录媒体后执行量测程序。计算机可读取记录媒体可为只读记忆体、快闪记忆体、软盘、硬盘、光盘、随身盘、磁带、可由网络存取的数据库或熟悉此技艺者可轻易思及具有相同功能的计算机可读取记录媒体。须说明的是，待测晶体管T1的连接方式不以附图实施例为限。

在一些实施例中，处理器120可以由单纯硬件所实现且不仰赖软件实现其功能。举例而言，处理器120可监控量测电路110及待测晶体管T1的电性数值(例如电流值)，以计算电性参数(例如电压差值及跨导参数)。在处理器120由单纯硬件所实现的一些实施例中，处理器120可由特定应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)所实现。

图2为根据本案一些实施例绘示的图1的晶体管参数量测装置100的量测电路110及待测晶体管T1的电路架构示意图。在一些实施例中，请参阅图1及图2，处理器120根据内建量测程序以控制量测电路110，借以量测待测晶体管T1。在一些实施例中，量测电路110包含电流源I_S、电压源V_S及电压表V_M。须说明的是，图2的待测晶体管T1的设置目的在于示意量测电路110的量测过程的情况。于量测过程中，量测电路110才会耦接于待测晶体管T1，进一步说明的是，本案量测电路110可重复量测多颗不同种工作偏压特性曲线的晶体管。不同种工作偏压特性曲线的晶体管于晶体管参数量测装置100的量测电路110中分别进行替换，借以进行本案的晶体管的电性量测。在一些实施例中，待测晶体管T1的晶体管种类及连接方式不以附图实施例为限。

在一些实施例中，请参阅图1及图2，请以图示中元件的上方及右方起算为第一端，待测晶体管T1包含第一端(例如漏极端D)、第二端(例如:源极端S)以及控制端(例如:栅极端G)。量测电路110更用以接收处理器120的控制信号，以使得待测晶体管T1于第一阶段根据初始电流以产生第一电压，待测晶体管T1用以于第二阶段根据第一电流以产生第二电压。

在一些实施例中，请参阅图2，电流源I_S耦接于待测晶体管T1的第一端及第二端，并用以于第一阶段产生初始电流至待测晶体管T1，且用以于第二阶段产生第一电流至待测晶体管T1。在一些实施例中，电流源I_S包含脉冲宽度调变电流源，以避免输出电流值过大，进而导致电路元件损坏。

在一些实施例中，电压源V_S耦接于待测晶体管T1的第一端及控制端，并用以于第一阶段产生初始电压。

在一些实施例中，请参阅图1及图2，电压表V_M耦接于待测晶体管T1的第一端及第二端。电压表V_M用以于第一阶段量测待测晶体管T1的第一端及第二端响应于初始电流的第一电压。处理器120更用以根据初始电压及响应初始电流的第一电压以计算第一电压差值，处理器120更用以于第一阶段控制电压源V_S以调整初始电压至基准电压，使得电压表V_M的第一电压调整至目标电压。

在一些实施例中，处理器120更通过第一电压差值及待测晶体管T1的工作偏压特性使得电压表V_M的第一电压调整至目标电压。

在一些实施例中，处理器120更用以于第二阶段控制电压源V_S以产生基准电压，借以根据第二电压及基准电压计算第二电压差值。

图3为根据本案一些实施例绘示的图1的晶体管参数量测装置100的量测电路110及待测晶体管T1的电路状态示意图。图4为根据本案一些实施例绘示的图1的晶体管参数量测装置100的量测电路110及待测晶体管T1的电路状态示意图。在一些实施例中，为使的晶体管参数量测装置100的量测操作易于理解，请一并参阅图3及图4。须说明的是，图3的实施例为对应上述量测电路110的第一阶段的电路状态示意图。图4的实施例为对应上述量测电路110的第二阶段的电路状态示意图。后续将搭配一个实际例子作说明。

在一些实施例中，请参阅图3，于第一阶段中，电压源V_S于节点N2处产生初始电压，初始电压设为V₁。电流源I_S产生初始电流I_D1。初始电流I_D1以电流源I_S为起点，途中流经节点N1，且流经待测晶体管T1的第一端及第二端，最后流回至电流源I_S，以形成回路。

举例而言，初始电压V₁为46伏特(V)。初始电流I_D1为17安培(A)。

接着，电压表V_M用以量测待测晶体管T1的第一端及第二端响应于初始电流I_D1的第一电压，第一电压设为V_M1。举例而言，承上述例子，电压表V_M所量测的第一电压V_M1为49伏特(V)。

再者，请参阅图1及图3，晶体管参数量测装置100的处理器120根据初始电压V₁及第一电压V_M1以计算第一电压差值。第一电压差值设为V_GS1。须说明的是，本案主要量测待测晶体管T1的第二端与控制端的电压变化量，而待测晶体管T1的第一端与控制端的间的跨压等于电压源V_S所提供的初始电压V1。待测晶体管T1的第一端与第二端之间的跨压等于电压表V_M所量测的第一电压V_M1。

因此，待测晶体管T1的第二端与控制端的电压变化量由待测晶体管T1的第一端与控制端之间的跨压以及待测晶体管T1的第一端与第二端之间的跨压所获得，并整理为下列等式。

式1:V_GS1＝V_M1-V₁。

须说明的是，本案通过上述量测方式以间接获得待测晶体管T1的第二端(例如:源极端S)及控制端(例如:栅极端G)的第一电压差值V_GS1的目的在于节省电源资源的使用。

举例而言，承上述例子，处理器120根据式1所计算的第一电压差值V_GS1为3伏特(V)。

紧接着，根据定电流的初始电流I_D1的特性，式1的第一电压差值V_GS1为定值。晶体管参数量测装置100的处理器120根据第一电压差值V_GS1及待测晶体管T1的工作偏压特性控制量测电路110的电压源V_S以调整初始电压V₁至基准电压，使得电压表V_M的第一电压V_M1调整至目标电压。基准电压设为V2。目标电压设为V_T。

举例而言，承上述例子，若待测晶体管T1的理想工作偏压为50伏特(V)，此50伏特(V)即为上述目标电压V_T，处理器120根据第一电压差值V_GS1为定值的特性控制量测电路110的电压源V_S以调整46伏特(V)的初始电压V₁至47伏特(V)的基准电压V2，借以使电压表V_M所量测49伏特(V)的第一电压V_M1响应电压源V_S的变化，以调整至50伏特(V)的目标电压V_T。

须说明的是，处理器120调整初始电压V₁至基准电压V2的次数不以一次为限，可依据实际需求进行多次调整，并不以本案实施例为限。

在一些实施例中，请参阅图4，于第二阶段中，当量测电路110处于电压源V_S所提供的基准电压V2下，处理器120用以控制量测电路110的电流源I_S以产生第一电流I_D2至待测晶体管T1的第一端及第二端，以通过量测电路110的电压表V_M量测待测晶体管T1响应第一电流I_D2的第二电压，借以计算第二电压差值。第二电压设为V_M2。第二电压差值设为V_GS2，并整理为下列等式。

式2:V_GS2＝V_M2-V2。

举例而言，承上述例子，当量测电路110的电压源V_S所提供的47伏特(V)的基准电压V2下，处理器120用以控制量测电路110的电流源I_S以产生第一电流I_D2，其第一电流I_D2的电流值为16.9安培(A)。此时，处理器120通过量测电路110的电压表V_M所量测待测晶体管T1响应第一电流I_D2的第二电压V_M2，其第二电压V_M2的电流值为49.9伏特(V)。处理器120根据式2以计算出第二电压差值V_GS2为2.9伏特(V)。

须说明的是，初始电流I_D1及第一电流I_D2的间的电流误差值范围介于0.1％至2％

尔后，处理器120根据初始电流I_D1、第一电流I_D2、第一电压差值V_GS1及第二电压差值V_GS2以计算待测晶体管T1的跨导参数，跨导参数设为g_fs，并整理为下列等式。

式3:

举例而言，承上述例子，初始电流I_D1为17安培(A)。第一电流I_D2为16.9安培(A)。第一电压差值V_GS1为3V。第二电压差值V_GS2为2.9伏特(V)。处理器120根据式3计算出待测晶体管T1的跨导参数g_fs为1西门子(Siemens，S)。

图5为根据本案一些实施例绘示的图1的晶体管参数量测装置100的量测电路110A及待测晶体管T1的电路架构示意图。相较于图2，图2的实施例与图5的实施例的差异在于电压表V_M耦接于待测晶体管T1的第二端(例如:源极端S)及控制端(例如:栅极端G)，并直接量测上述实施例中的第一电压差值V_GS1及第二电压差值V_GS2。图5的量测电路110A的其余电路架构及电路操作均与图2的量测电路110相似。

依据前述实施例，本案提供一种晶体管参数量测装置，借以根据待测晶体管的偏压特性以控制待测晶体管的漏极端与源极端的通道电流，借以测量待测晶体管栅极端与源极端的电压变化量，进而计算待测晶体管的跨导参数，最终达到节省量测过程的时间成本，并且本案可量测多种偏压特性的晶体管。

虽然本案以详细的实施例揭露如上，然而本案并不排除其他可行的实施态样。因此，本案的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准，而非受于前述实施例的限制。

对本领域技术人员而言，在不脱离本案的精神和范围内，当可对本案作各种的更动与润饰。基于前述实施例，所有对本案所作的更动与润饰，亦涵盖于本案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶体管参数量测装置，其特征在于，包含：

一量测电路，用以产生一初始电压及一初始电流至一待测晶体管，以量测该待测晶体管响应该初始电流的一第一电压；以及

一处理器，耦接于该量测电路，并用以于一第一阶段根据该初始电流产生一第一电压差值，该处理器用以根据该第一电压差值以控制该量测电路，借以调整该初始电压至一基准电压，其中当该量测电路处于该基准电压下，该处理器用以于一第二阶段控制该量测电路以产生一第一电流至该待测晶体管，以通过该量测电路量测该待测晶体管响应该第一电流的一第二电压，借以计算一第二电压差值，其中该处理器根据该初始电流、该第一电流、该第一电压差值及该第二电压差值以计算该待测晶体管的一跨导参数。

2.如权利要求1所述的晶体管参数量测装置，其特征在于，该待测晶体管包含一第一端、一第二端以及一控制端，该量测电路更用以接收该处理器的一控制信号，以使得该待测晶体管于该第一阶段根据该初始电流以产生该第一电压，该待测晶体管用以于该第二阶段根据该第一电流以产生该第二电压。

3.如权利要求2所述的晶体管参数量测装置，其特征在于，该量测电路包含：

一电流源，耦接于该待测晶体管的该第一端及该第二端，并用以于该第一阶段产生该初始电流至该待测晶体管，且用以于该第二阶段产生该第一电流至该待测晶体管。

4.如权利要求3所述的晶体管参数量测装置，其特征在于，该量测电路还包含：

一电压源，耦接于该待测晶体管的该第一端及该控制端，并用以于该第一阶段产生该初始电压。

5.如权利要求4所述的晶体管参数量测装置，其特征在于，该量测电路还包含：

一电压表，用以于该第一阶段量测该待测晶体管的该第一端及该第二端响应于该初始电流的该第一电压。

6.如权利要求5所述的晶体管参数量测装置，其特征在于，该电压表耦接于该待测晶体管的该第一端及该第二端，其中该处理器更用以根据该初始电压及响应该初始电流的该第一电压以计算该第一电压差值，该处理器更用以于该第一阶段控制该电压源以调整该初始电压至该基准电压，使得该电压表的该第一电压调整至一目标电压。

7.如权利要求6所述的晶体管参数量测装置，其特征在于，该处理器更通过该第一电压差值及该待测晶体管的一工作偏压特性使得该电压表的该第一电压调整至该目标电压。

8.如权利要求7所述的晶体管参数量测装置，其特征在于，该处理器更用以于该第二阶段控制该电压源以产生该基准电压，借以根据该第二电压及该基准电压计算该第二电压差值。

9.如权利要求5所述的晶体管参数量测装置，其特征在于，该电压表耦接于该待测晶体管的该第二端及该控制端，其中该处理器更用以根据该待测晶体管响应该初始电流的该第一电压，以产生该第一电压差值。

10.如权利要求9所述的晶体管参数量测装置，其特征在于，该电流源包含一脉冲宽度调变电流源。