阻抗分析仪测量功率MOSFET器件栅极分离电容C-V特性的误差分析及调控方法.pdfVIP

2022 年 6 月 电 工 技 术 学 报 Vol.37 No. 12 第 37 卷第 12 期 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Jun. 2022 DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.210661 阻抗分析仪测量功率MOSFET 器件栅极 分离电容C- V 特性的误差分析及调控方法 蔡雨萌 赵志斌 徐子珂 孙 鹏 李学宝 （新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学） 北京 102206 ） 摘要 功率MOSFET 器件栅极分离电容 C- V 特性（CGS- VG 、CGD- VG ）的准确测量对于器件的 建模及栅氧可靠性的评估十分重要。阻抗分析仪是测量 CGS- VG 、CGD- VG 的关键设备。在利用阻抗 分析仪测量三端器件的某个参数时，需对非测量的第三端进行屏蔽以消除其引入的并联阻抗误差。 而功率MOSFET 器件在栅压超过阈值电压时呈导通态，影响测量电路拓扑，进而引入其他测量误 差。该文针对阻抗分析仪测量功率 MOSFET 器件的 CGS- VG 、CGD- VG 进行详细的误差分析，揭示 测量误差产生的原因；建立测量的等效电路，给出测量误差的解析表达式；结合实验和数值分析 量化误差分析，验证了等效电路模型的有效性；最后，提出三种可实现C-V 特性准确测量的调控 方法并予以实验验证。结果表明，测量误差发生在器件导通后，此时器件漏源极间由电容态转变 为低阻态，屏蔽端的寄生电感（L 5 ）与自动平衡电桥的等效输入阻抗（L 3 ）分流，引入误差。当 L 3 和L 5 满足一定的匹配关系时，可实现不同频率下的准确测量。 关键词：功率 MOSFET 器件 阻抗分析仪 栅极分离电容 C- V 特性 等效电路模型 误差 分析 中图分类号：TN386 Error Analysis and Regulation Method of Impedance Analyzer in Measuring Split C- V Characteristics of Power MOSFET Device Cai Yumeng Zhao Zhibin Xu Zike Sun Peng Li Xuebao （State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources North China Electric Power University Beijing 102206 China ） Abstract The accurate measurement of the split C- V characteristics ( C - V and C - V ) of GS G GD G power MOSFET devices is very important for device modeling and gate oxide reliability evaluation. Impedance analyzer is the key equipment to measure the C - V and C - V . When using the GS G GD G impedance analyzer to measure a