MOS เป็นคำย่อของ MOSFET ชื่อเต็มคือ Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) ฟังก์ชันพื้นฐานและใช้กันทั่วไปของ MOSFET คือการควบคุมการเปิดและปิดระหว่าง S และ D โดยจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปที่ระดับ G และมักใช้เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์
โครงสร้างพื้นฐานของทรานซิสเตอร์ MOS
MOS มีลักษณะหลักๆ ดังต่อไปนี้:
1. อิมพีแดนซ์อินพุตสูงสำหรับแรงดันไฟเกต และเกตทรานซิสเตอร์ MOS มีฟิล์มออกไซด์ที่เป็นฉนวน แต่เกตจะถูกทำลายได้ง่ายจากไฟฟ้าสถิตและแรงดันไฟฟ้าสูง จากนั้นจึงก่อให้เกิดความเสียหายที่ไม่สามารถกลับคืนได้
2. ค่าความต้านทานต่ำ สามารถบรรลุระดับมิลลิโอห์มและมีการสูญเสียต่ำ
3. ความเร็วในการสลับรวดเร็วและการสูญเสียการสลับต่ำ
พารามิเตอร์คุณลักษณะไฟฟ้าหลักและผลการทดสอบจริงของ MOS
ลักษณะพารามิเตอร์ไฟฟ้าหลักของ MOS
เมื่อพิจารณาจากลักษณะเฉพาะของ MOS พารามิเตอร์ลักษณะเฉพาะทางไฟฟ้าที่มักถูกกล่าวถึงมากที่สุดในการใช้งาน MOS มีดังนี้:
• BVDSS (แรงดันไฟฟ้าพังทลายของแหล่งจ่าย)
ใช้เพื่อประเมินความต้านทานแรงดันไฟฟ้าระหว่าง DS สำหรับ MOS กำลังสูง แรงดันไฟฟ้าที่ทนทานระหว่าง DS มักจะต้องอยู่ที่ระดับกิโลโวลต์ เมื่อใช้ PROBE สำหรับการทดสอบระดับเวเฟอร์ การป้องกันน้ำมันฟลูออรีนฉนวนมักจะใช้เพื่อป้องกันความเสียหายที่เกิดจากการสลายตัวของอากาศบนพื้นผิวชิป
• IDSS (กระแสไฟรั่วจากแหล่งกำเนิด)
กระแสไฟรั่วเมื่อช่อง DS ถูกปิดและการสูญเสีย MOS ของ DS ในสถานะที่ไม่ทำงานโดยปกติจะอยู่ที่ระดับ uA
• IGSS (กระแสไฟรั่วที่เกต)
กระแสไฟรั่วที่ไหลผ่านเกตภายใต้แรงดันเกตที่กำหนด
• Vth (แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์)
แรงดันเกตที่เดรนเริ่มมีกระแสไฟฟ้า
• RDS (เปิด) (บนความต้านทาน)
ความต้านทานการนำไฟฟ้าระหว่าง DS เกี่ยวข้องกับการสูญเสียการส่งของ MOS เมื่อเปิดอยู่ ยิ่ง RDS (เปิด) มากเท่าไหร่ การสูญเสีย MOS ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น RDS (เปิด) มักจะอยู่ที่ระดับ m Ω เมื่อใช้ PROBE สำหรับการทดสอบเวเฟอร์ จะใช้สภาพแวดล้อมการทดสอบสี่สายระหว่าง DS เพื่อขจัดอิทธิพลของความต้านทานของโพรบโลหะเอง สำหรับการทดสอบ MOS ที่มีกำลังสูง จะใช้โพรบที่มีกำลังสูง และกระแสไฟฟ้าทันทีสามารถไปถึงระดับร้อยแอมแปร์ได้
โดยทั่วไปใช้ในการนำกระแสย้อนกลับจากโหลดเหนี่ยวนำ
• ซิส (ตัวเก็บประจุอินพุต)
Ciss ประกอบด้วยการเชื่อมต่อแบบขนานของความจุเกตเดรน Cgd และความจุเกตซอร์ส Cgs วงจรขับเคลื่อนและ Ciss มีผลโดยตรงต่อความล่าช้าในการเปิดและปิดเครื่องของอุปกรณ์
• คอส (ตัวเก็บประจุเอาท์พุต)
Coss ประกอบด้วยตัวเก็บประจุแบบเดรน Cds และตัวเก็บประจุแบบเกตเดรน Cgd ที่เชื่อมต่อแบบขนาน ซึ่งอาจทำให้เกิดการสั่นพ้องในวงจรได้
• Crss (ตัวเก็บประจุแบบถ่ายโอนย้อนกลับ)
ความจุการถ่ายโอนย้อนกลับเทียบเท่ากับความจุการระบายเกต Cgd หรือเรียกอีกอย่างว่าความจุมิลเลอร์ และเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับเวลาขึ้นและลงของสวิตช์ ซึ่งส่งผลต่อเวลาหน่วงการปิด ความจุของทรานซิสเตอร์ MOS จะลดลงเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งระบายเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะความจุเอาต์พุตและความจุการส่งสัญญาณย้อนกลับ
Qgs, Qgd, Qg- ค่าธรรมเนียมเกต
ค่าประจุเกตสะท้อนถึงประจุที่เก็บไว้ในความจุระหว่างขั้วต่างๆ ขณะสลับ ประจุที่เก็บไว้ในเกตจะเปลี่ยนแปลงไปตามแรงดันไฟฟ้า และมักพิจารณาอิทธิพลของประจุเกตเมื่อออกแบบวงจรขับเคลื่อนเกต
กราฟแสดงลักษณะเอาต์พุต
ความสัมพันธ์ ID-VDS ระหว่างกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเดรนและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ระหว่างเดรนและแหล่งกำเนิดภายใต้ VGS ที่แตกต่างกัน
กราฟแสดงลักษณะการถ่ายโอน
ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสเดรนและแรงดันไฟฟ้าแหล่งเกต (ID-VGS) ในบริเวณอิ่มตัวของทรานซิสเตอร์ MOS ภายใต้ VDS ที่กำหนด
ความสามารถในการทดสอบพารามิเตอร์ลักษณะไฟฟ้าของ GRGTEST MOS
GRGTEST มาพร้อมกับเครื่องมือกราฟิกกำลังสูงและแพลตฟอร์มทดสอบโพรบซึ่งสามารถทำการทดสอบพารามิเตอร์ลักษณะไฟฟ้าบนทรานซิสเตอร์ MOS ในระดับแพ็คเกจและระดับเวเฟอร์ (ก่อนบรรจุภัณฑ์และหลังเปิด)
สภาพแวดล้อมการทดสอบเฉพาะ MOS ที่ติดตั้ง GRGTEST ซึ่งสามารถบรรลุแรงดันไฟระบายแหล่งกำเนิดสูงสุดที่ 3kV (HVSMU, โมดูลแรงดันสูง), กระแสไฟสูงสุดที่ 1.5kA (UHCU, โมดูลกระแสไฟสูง), แรงดันไฟเกตสูงสุดที่ 100V, ความแม่นยำของกระแสไฟที่ 10fA และความแม่นยำของแรงดันไฟฟ้าที่ 25 μ V สำหรับการทดสอบพารามิเตอร์แบบไดนามิก ช่วงความถี่สามารถไปถึง 1kHz~1MHz และช่วงการทดสอบความจุลักษณะเฉพาะของ MOS สามารถไปถึง 100fF~1 μF
แพลตฟอร์มทดสอบโพรบ