什么是电流崩塌效应？如何应对GaN电流崩塌测试挑战？

GaN氮化镓功率器件漏极电压超过一定值时， 随着漏极电压的增加，电流开始下降，不能达到理想的值，这就是GaN器件的电流崩塌效应。

采用KEYSIGHT B1505A和相应的测试夹具可以实现GaN氮化镓功率器件的电流崩塌效应的测试，通过N1267 Fast Switch Unit实现高压应力施加(HVSMU)和静态电流测试(HCSMU)的快速切换，并完成静态电流的测试。

采用 Sumitomo EGNB010MK GaN HEMT进行电流崩塌测试，测试的夹具和连接方式如图

测试结果如图，可以看到施加100V应力后漏极电流明显低于原始的静态电流；对应的动态电阻从3欧提高至5.5欧。

GaN功率放大器测试涵盖了直流、射频和系统级的指标，Keysight 提供了完整的测试方案，致力于解决GaN功放测试中的挑战和难题。

GaN功率放大器测试方案总结如下：

使用功率器件分析仪/曲线追踪仪加速您的氮化镓 (GaN)功率器件开发

完全集成、现成的 GaN电流崩塌解决方案

在 GaN 器件中，由电子俘获或释放所引起的电流崩塌效应可视为瞬态现象，在施加高压之后，可通过降低电流消耗进行补偿。由于电流崩塌效应限制了 GaN 器件的性能和可靠性，研究人员对此表现出强烈的关注。糟糕的是，迄今为止，由于市面上没有兼具以下全部功能的适当设备，所以很难对电流崩塌效应获得详细了解。这里您将了解如何使用 B1505A 功率器件分析仪/曲线追踪仪如何结合使用 N1267A 高电压源监测器单元/强电流源监测器单元快速开关来应对 GaN 电流崩塌测试挑战。

B1505A 功率器件分析仪/曲线追踪仪 GaN 电流崩塌测试解决方案的关键特性

在广泛的时间间隔内执行动态导通电阻测量:• OFF 状态至 ON 状态的切换时间为 20 μs• 高速采样 (2 μs 采样率)• 长期变化测量 (长期测量模式)

宽泛的电压/电流量程与精密测量:• 3000 V OFF 状态电压应力• 20 A ON 状态漏极电流• 捕获电流测量结果，具有 6 位分辨率

GaN 器件评测提高工作效率:• 支持封装器件和晶圆上器件测试• 预安装的应用测试可以快速启用 GaN 电流崩塌测量

GaN 电流崩塌测试的主要要求• 在 OFF 状态中施加几百伏电压。• 在移除高压之后，应当立即测量安培计的瞬时电流。• 测量快速响应和缓慢响应。

B1505A 功率器件分析仪/曲线追踪仪

GaN 电流崩塌测试解决方案设置

B1513B HVSMU 用于在 OFF 状态下施加高电压偏置。

B1512A HCSMU 用于在 ON 状态下测量电流和施加电压。

N1267A HVSMU/HCSMU 快速开关允许HCSMU 和 HVSMU 模块的快速切换。

HVSMU 和 HCSMU 模块同步操作，器件从 off 状态切换到 on 状态

示例 1: 在轨迹测试模式中进行 GaN 电流崩塌测量

使用 B1505A 的轨迹测试模式叠加特性，我们能够轻松获得电流崩塌效应的曲线图。曲线图显示了电流崩塌效应。施加 50V漏极电压应力 (高 VDD) 之后所得到的漏极电流要低于施加 3V漏极电压应力 (低 VDD) 的漏极电流。使用测量重复功能，通过把 VDD从50V降至 3V，可观察到漏极电流的动态恢复。

示例 2: 在应用测试模式中进行动态导通电阻测试

使用 B1505A 提供的应用测试，无需编程即可在短期和长期内轻松执行动态导通电阻测量。左图显示了在 20μs至500μs范围内的短期 (<1 ms) 导通电阻测量，采样率为2μs。我们可以清楚地看到在 OFF 状态中给器件施加3V电压应力和100V电压应力的不同之处。右图显示了在 200μs至190ms范围内的长期 (>1 ms) 导通电阻测量，采样率为200 μs。对数时间采样模式还能监测更长的瞬时恢复。