本實用新型涉及一種適用于輻射效應(yīng)研究中長距離對半導(dǎo)體器件伏安特性曲線進行測量的測量系統(tǒng)，具體涉及一種基于四引線法的輻射效應(yīng)半導(dǎo)體器件伏安特性曲線測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

PN結(jié)是電子學電路中最小的基本單元，因此研究由少數(shù)PN結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體器件的輻射效應(yīng)，對于輻射效應(yīng)機理研究的發(fā)展具有重要的基礎(chǔ)作用。半導(dǎo)體器件伏安特性曲線是提取器件敏感參數(shù)的基礎(chǔ)，因此半導(dǎo)體器件伏安特性曲線的測量在整個輻射效應(yīng)機理研究中具有關(guān)鍵的基礎(chǔ)地位。

在輻射效應(yīng)測量中由于輻射環(huán)境的影響長線測試難以回避。在傳統(tǒng)的雙引線測量法中(如圖1所示)，長引線電阻會影響半導(dǎo)體器件伏安特性曲線測量中的電壓測量。隨著電流的增大，長線電阻造成的壓降在整個電路壓降中的比重越來越大，甚至超過PN結(jié)上的壓降，使得測量結(jié)果不可靠。長引線電阻存在一定的非線性，而且電路中的接觸電阻具有隨機性和不可控的特點，使得長引線電阻難以修正。在現(xiàn)有的測量方法中，長線電阻的存在大大限制了半導(dǎo)體器件伏安特性曲線中電流的測量范圍，也就嚴重限制了測量系統(tǒng)所能測量的半導(dǎo)體器件種類及其伏安特性曲線的范圍，不利于輻射效應(yīng)研究的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決傳統(tǒng)的雙引線測量法中長引線電阻影響測量精度的技術(shù)問題，本實用新型提供一種基于四引線法的輻射效應(yīng)半導(dǎo)體器件伏安特性曲線測量系統(tǒng)。

本實用新型的技術(shù)解決方案是：一種基于四引線法的輻射效應(yīng)半導(dǎo)體器件伏安特性曲線測量系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括控制計算機、源表、矩陣開關(guān)、測試板和輻照板；所述控制計算機與源表和矩陣開關(guān)相連；所述源表、矩陣開關(guān)與測試板構(gòu)成測試回路；所述測試板與輻照板相連；所述源表的sense hi端口和sence lo端口與測試板形成電壓測量回路；所述源表的source hi端口和source lo端口與測試板形成電流測量回路。

較佳的，上述控制計算機通過GPIB電纜與源表和矩陣開關(guān)相連。

較佳的，上述測試板通過多芯線或排線與輻照板相連。

較佳的，上述矩陣開關(guān)集成兩個矩陣模塊形成4×16開關(guān)單元。

較佳的，上述測試板連接輻照板的一端與輻照板的被測試電路管腳一一對應(yīng)；所述測試板連接矩陣開關(guān)的一端與矩陣開關(guān)的開關(guān)單元一一對應(yīng)；測試板和輻照板的管腳總數(shù)小于或等于矩陣開關(guān)的陣列數(shù)。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型改變了長線電阻與半導(dǎo)體器件PN結(jié)及電壓電流表之間的電路關(guān)系，從原理性上妥善解決了長線電阻在輻射效應(yīng)半導(dǎo)體器件伏安特性曲線測量中的問題，可以在相當寬的電流范圍內(nèi)保持較高的測量精度。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的雙引線測試回路原理示意圖。

圖2為本實用新型四引線測試雙回路原理示意圖。

圖3為本實用新型較佳實施例的系統(tǒng)組成示意圖。

圖4為四引線法測量到的二極管I-V曲線的長短線對比示意圖。

圖5為雙引線法和四引線法測量到的不同中子注量下二極管的I-V曲線。

具體實施方式

基于四引線法的半導(dǎo)體器件伏安特性曲線測量系統(tǒng)通過將傳統(tǒng)的雙引線測量法拓展為四引線測量法，構(gòu)成電流電壓測量的雙回路，改變了長線電阻與半導(dǎo)體器件PN結(jié)及電壓電流表之間的電路關(guān)系，使得在新的電路關(guān)系下長線電阻不再成為系統(tǒng)測量精度的影響因素，從而從原理性上妥善解決了長線電阻在半導(dǎo)體器件伏安特性曲線測量中的問題，提高了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測量的準確度，對于輻射效應(yīng)研究的發(fā)展具有重要意義。

參見圖2，本實用新型提供的四引線測量法中分別構(gòu)成電流電壓測量雙回路，從而改變了長線電阻與PN結(jié)及電流電壓表之間的電路關(guān)系。在新的電路關(guān)系下，電流回路中長線電阻與PN結(jié)、電流表構(gòu)成串聯(lián)，因此不影響電流的測量；電壓回路中長線電阻與PN結(jié)并聯(lián)，PN結(jié)與電壓表并聯(lián)，由于電壓表的內(nèi)阻非常大(100MΩ量級)，因此長線中的電流在pA量級，使得長線壓降幾乎為0同時對PN結(jié)中電流的影響也幾乎為0。

參見圖3，本實用新型較佳實施例是以源表、矩陣開關(guān)為核心儀器的半導(dǎo)體器件伏安特性曲線長線測量系統(tǒng)。整個測量系統(tǒng)主要包括測試板(測試轉(zhuǎn)接板)和輻照板，根據(jù)待測器件的管腳分布，制作相應(yīng)的輻照板，即可實現(xiàn)輻照條件下半導(dǎo)體器件伏安特性曲線的測量。

測試板連接輻照板的一端應(yīng)和輻照板的被測試電路管腳一一對應(yīng)；連接矩陣開關(guān)的一端應(yīng)和矩陣開關(guān)的開關(guān)單元一一對應(yīng)；測試板和輻照板的管腳總數(shù)應(yīng)不大于矩陣開關(guān)的陣列數(shù)，管腳應(yīng)和4×16的“16”連接。源表的sense hi、sence lo應(yīng)和被測器件形成電壓測量回路，source hi、source lo和被測器件形成電流測量回路。源表的四線應(yīng)通過測試板和矩陣開關(guān)4×16的“4”連接。

通用的源表能提供的最大電流為1.5A，最大電壓為42V，可基本覆蓋大部分半導(dǎo)體器件的需求，保證該測量系統(tǒng)具有較強的通用性。矩陣開關(guān)中集成了兩個矩陣模塊(4×16開關(guān)單元)，使得該系統(tǒng)可完成對32個兩端元件或16個四端元件的同時測量。

控制計算機(電腦)能夠同時控制源表和矩陣開關(guān)，實現(xiàn)不斷進行“開關(guān)切換”——“參數(shù)測試”的功能?；贚abVIEW圖形化開發(fā)平臺，編制軟件將源表、矩陣開關(guān)結(jié)合在一起，實現(xiàn)對儀器的自動控制和測量結(jié)果的自動保存，同時可自動記錄每條I-V曲線的測量時間。通過自動控制不僅縮短了測試時間，還可建立半導(dǎo)體I-V曲線與輻射劑量的對應(yīng)關(guān)系，保證了輻射效應(yīng)測量的準確性。

圖4是輻照前分別用20厘米短線和30米長線下用本實用新型提供的基于四引線法的測量系統(tǒng)測量到的二極管伏安特性曲線，圖5是30米長線下分別用傳統(tǒng)雙引線法和本實用新型四引線法測量到的不同中子注量下二極管的伏安特性曲線。從這兩張圖上可以看出傳統(tǒng)的雙引線法中大電流下長線測量導(dǎo)致二極管伏安特性曲線嚴重偏離短線下的測量結(jié)果，大大限制了所能測量到的半導(dǎo)體器件伏安特性曲線范圍，而且極易造成對半導(dǎo)體器件輻射效應(yīng)的錯誤認識，而本實用新型在很寬的電流范圍內(nèi)長短線的測量結(jié)果均基本重合，保持了較高的測量精度。