如何為半導(dǎo)體測試儀選擇精密放大器

簡介

隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體測試設(shè)備發(fā)揮著重要作用。由于半導(dǎo)體和集成電路的不斷發(fā)展以及對電子產(chǎn)品的越發(fā)嚴(yán)刻的要求，測試設(shè)備必須不斷改進(jìn)。德州儀器 (TI) 提供了各種各樣的精密放大器，它們能為測試集成電路提供了更準(zhǔn)確的結(jié)果。

電壓強(qiáng)勵（也稱為被測器件 (DUT) 或負(fù)載激勵）是一個重要方面。在半導(dǎo)體器件上施加某些電壓條件并觀察半導(dǎo)體的反應(yīng)對于確保器件正確響應(yīng)很重要。為提供理想的最終結(jié)果，必須精確進(jìn)行電壓強(qiáng)勵。施加強(qiáng)勵電壓后，通過測試 DUT 反饋的信息來確定準(zhǔn)確的施加電壓和電流值，可進(jìn)一步提高準(zhǔn)確性。

DUT 或負(fù)載激勵

將電壓或信號施加到半導(dǎo)體器件的引腳時，來自現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 的數(shù)字信號將控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)。DAC 輸出會傳送到功率放大器或者是增益和功率放大器的組合，從而實現(xiàn)放大。然后將功率放大器的輸出應(yīng)用到半導(dǎo)體器件的引腳上。

根據(jù)半導(dǎo)體測試設(shè)備的應(yīng)用，可能需要增益級。在高增益配置中使用功率放大器會限制帶寬；因此，必須在增益放大器和功率放大器之間分配增益。這種分配支持更高的帶寬，同時仍可對 DAC 輸出端實現(xiàn)高增益。分配增益的做法還有助于提高一些所需的精度。因為從功率放大器中減輕一些增益，失調(diào)電壓和噪聲增益值會減小，從而提高了精度。

功率放大器是驅(qū)動測試電壓線路的一部分。電源電壓范圍是功率放大器中一個非常重要的參數(shù)。根據(jù)設(shè)計的測試儀類型，可能需要不同的電源電壓范圍。自動化測試設(shè)備 (ATE) 需要較高的電源電壓范圍，以便測試更多種類的器件。例如，OPA462 可提供高達(dá) 180V 的電源電壓。存儲器測試設(shè)備需要 –10V 至 +32V 的電源電壓范圍，而 OPA454 放大器能夠以 ±50V 的電源電壓范圍測試各種器件。

根據(jù)工藝技術(shù)的不同，某些放大器可能會出現(xiàn)較長的熱尾，從而使穩(wěn)定時間受到很大影響。這種現(xiàn)象歸因于放大器的失調(diào)電壓溫漂。選擇低溫漂放大器有助于顯著減少穩(wěn)定時間，對于 JFET 尤其如此。

為提供準(zhǔn)確的結(jié)果，測試信號受到嚴(yán)格控制；因此，需要低溫漂才能滿足容差要求。另外，為了快速獲得結(jié)果，需要快速穩(wěn)定和高壓擺率等特點的放大器，因為測試時間會對器件成本造成重大影響。表 1 顯示了 OPA454、OPA455 和 OPA462 精度規(guī)格，以及穩(wěn)定時間和壓擺率。

除了寬電源電壓范圍、精度和快速穩(wěn)定特性之外，還需要其他特性來維持一個穩(wěn)定的輸出值，以便能夠驅(qū)動各種負(fù)載。高輸出負(fù)載驅(qū)動器、過熱保護(hù)、電流限制保護(hù)和獨立輸出禁用等特性不僅可以保護(hù)電路免受過載影響，而且還可以與低壓電路連接，而不會影響輸入信號或功率預(yù)算。

結(jié)論

德州儀器 (TI) 提供可用于 ATE 和存儲器測試儀等多平臺的各種精密放大器。在對 DUT 進(jìn)行電壓強(qiáng)勵的情況下，精密放大器可用于測量反饋電壓，并施加正確的強(qiáng)勵電壓。

表 1-2 是相關(guān)器件的匯總。