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來源：Digi-Key 作者：Omron Electronics Components 為了解決各種社會問題，如構(gòu)建一個安全和有保障的社會、用機(jī)器人提高效率以及節(jié)約有限資源等，在我們的世界中應(yīng)運而生了各種不同的技術(shù)。其中的一些技術(shù)進(jìn)展是自動駕駛汽車、更高性能的智能手機(jī)、工廠中的機(jī)器人人工智能和家用電器中的物聯(lián)網(wǎng)。對于這些技術(shù)的發(fā)展，有必要在所有不斷發(fā)展的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更先進(jìn)的組件。測試和測量技術(shù)在半導(dǎo)體的發(fā)展中極為重要，并以高測量精度和高可靠性為支撐。因此，在半導(dǎo)體測試設(shè)備中經(jīng)常用于切換各種測量電路的繼電器也需要具備這些高性能特性。 
MOSFET 繼電器已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體測試設(shè)備，盡管其性能仍不足以滿足所有的行業(yè)需求。根據(jù)應(yīng)用不同，可能有必要以犧牲穩(wěn)定的導(dǎo)通電阻和尺寸為代價而選擇其他器件。例如，在半導(dǎo)體檢測設(shè)備的直流參數(shù)測試中，重要的是盡量減少電路內(nèi)的泄漏電流以提高測量精度。因此，MOSFET 繼電器由于其固有的漏電特性而難以委以重任，而且諸如磁簧繼電器等帶有物理觸點的繼電器仍在使用。那么缺點就出現(xiàn)在磁簧繼電器的接觸電阻上。這種電阻會隨著時間的推移而增大，所以需要定期維護(hù)以達(dá)到符合測試要求的高質(zhì)量信號傳輸。此外，磁簧繼電器的封裝尺寸不夠小，無法滿足小型化要求。這樣一來，在半導(dǎo)體直流參數(shù)測試范圍內(nèi)，并不是所有的問題都能用現(xiàn)有的開關(guān)器件來解決。
表 1.符合直流參數(shù)測試要求的繼電器規(guī)格。 為滿足這些要求，OMRON 開發(fā)出 T 型模塊 (G3VM-21MT / -61MT / -101MT)。該器件是一個具有 T 型開關(guān)功能的緊湊型半導(dǎo)體繼電器模塊。這種解決方案實現(xiàn)了長壽命和穩(wěn)定的導(dǎo)通電阻特性，同時達(dá)到了可以媲美磁簧繼電器的最小漏電流 (ILEAK ≤ 1pA)。 T 型模塊的價值 (G3VM-21MT/-61MT/-101MT) · 非常小的泄漏電流 (ILEAK ≤ 1pA)，可實現(xiàn)高度精確的測量 · 非常小的封裝，可節(jié)省空間，實現(xiàn)高密度集成 (5 mm x 3.75 mm x 2.7 mm) · 不存在物理接觸，所以使用壽命長 · 良好的線性度，可確保信號失真度低 應(yīng)用實例 · ATE 接口板 · 直流參數(shù)測量裝置 · 開關(guān)矩陣單元
圖 1：Omron T 型模塊的外形尺寸。（圖片源：Omron）
圖 2：Omron T 型模塊的端子布局（頂視圖）。（圖片源：Omron） T 型模塊的 T 型開關(guān)功能 如圖 3 所示，該功能通過 T 成形電路中的三個 MOSFET 繼電器實現(xiàn)，可減少輸出主線（4 和 6 腳之間）的泄漏電流。
圖 3：T 型開關(guān)功能（圖片源：Omron） 現(xiàn)有開關(guān)器件的性能比較 OMRON 構(gòu)建的參考設(shè)計板（圖 4），該板使用了如圖 5 所示的直流參數(shù)測試開關(guān)電路。該板產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與三種不同類型的繼電器輸出和測量精度進(jìn)行了比較：T 型模塊、磁簧繼電器、MOSFET 繼電器。
圖 4：具有三種不同繼電器類型的參考設(shè)計板。（圖片源：Omron）
圖 5：測量系統(tǒng)框圖。（圖片源：Omron） ILEAK 測試結(jié)果 從來自參考板的泄漏電流測試結(jié)果來看，T 型模塊和磁簧繼電器具有非常相似的電流泄漏水平。出現(xiàn)異常的器件是 MOSFET 繼電器，它在電路中仍然有泄漏電流。
G3VM-101MT 參考設(shè)計板的測試結(jié)果 (DUT: 1N3595)
圖 6：泄漏電流測量示例 (DUT1)。（圖片源：Omron） 注：該參考設(shè)計（圖 6）使用 2 個源測量裝置，將一個 DUT（二極管）的泄漏電流值 (ILEAK) 與 3 個使用不同繼電器的測量電路進(jìn)行了比較（其中，電路 1：T 模塊，電路 2：磁簧繼電器，電路 3：MOS FET 繼電器）。Ch1 添加測試電壓作為 V 電源。Ch2 測量來自放大器的電壓，用于小電流測量，然后計算出最終輸出電流值。 VF 測試結(jié)果 下面是一個使用該參考設(shè)計的 VF 特性測試結(jié)果的示例。結(jié)果顯示，采用 T 型模塊、磁簧繼電器和 MOSFET 繼電器的電路具有相同水平的精度，與參考 DUT 二極管規(guī)格相比，幾乎具有相同的值。
G3VM-101MT 參考設(shè)計板的測試結(jié)果 (DUT: 1N3595)。（圖片源：Omron）
圖 7：VF 特性測量的示例 (DUT1)。（圖片源：Omron） 注：該參考設(shè)計（圖 7）使用 1 個源測量裝置，將一個 DUT（二極管）的 VF 與 3 個使用不同繼電器的測量電路進(jìn)行比較（電路 1：T 型模塊，電路 2：磁簧繼電器，電路 3：MOS FET 繼電器）。Ch1 添加測試電流作為 I 源并測量電壓。 通過使用 OMRON 的 T 型模塊，工程師可以實現(xiàn)一個在直流參數(shù)測試中同時具有測量精度和長期可靠性的解決方案。該產(chǎn)品旨在提高社會繼續(xù)追求巨大技術(shù)進(jìn)步的能力。 |
