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二极管是两端口电子器件，支持电流沿着一个方向流动（正向 偏压），并阻碍电流从反方向流动（反向偏压）。不过，有许多种 类型的二极管，它们执行各种功能，如齐纳二极管、发光二极管（LED）、有机发光二极管（ OLED ）、肖克利二极管、雪崩二极管、光电二极管等。每种二极管的电流电压 (I-V) 特性都有所不同。 无论在研究实验室还是生产线，都要对封装器件或在晶圆上进行二极管I-V测试。

二极管I-V特性分析通常需要高灵敏电流表、电压表、电压源和电流源。对所有分离仪器进行编程、同步和连接，既麻烦又耗时，而且需要大量机架或测试台空间。为了简化测试，缩小机架空间，单一设备，如吉时利 2450 型触摸屏数字源表，成为二极管特性分析的理想选择，因为它能够提供电流和电压的源和测量。2450型仪器可以对不同数量级(从10～11A至1A)的源电压和测量电流进行扫 描，这刚好符合二极管测试需求。这些测试可以通过总系自动进行，也可以通过大型触摸屏轻松实现，用户可以在触摸屏上进行测试设 置，并呈现测试图表。图1给出2450型仪器对红色LED进行测试的电压源和测得的电流，它与仪器输入端的连接采用4线配置。

本应用介绍了怎样利用 2450 型触摸屏数字源表实现二极管I-V特性分析。特别是，介绍了怎样利用仪器前面板的用户界面启动测试、绘制图表并存储测量结果。

二极管I-V测试

通常，二极管参数测试要求能在较宽范围提供电流和电压的源 和测量。例如，从0V到大约1V对正向电压扫描，作为结果的电流 范围从10～12A到1A。不过，实际数量级、I-V测试类型以及提取的参数取决于待测的具体二极管。为了测试LED，用户可能想测试 发光强度，作为应用电流的一个功能，而测试齐纳二极管的工程师可能希望知道在某个测试电流时的“钳位”或齐纳电压。不过，在 各种不同类型的二极管中，有许多测试常见的测试。

图2给出典型二极管的I-V曲线，包括正向区、反向区和击穿区，以及常见的测试点、正向电压(V )、漏电流(I )和击穿电压(V )。正向电压(V )测试涉及在二极管的正常工作范围内提供指定的正向偏置电流，然后测量作为结果的电压降。漏电流(I )测试确定二极管 在反向电压条件下泄漏的电流电平。其测试通过提供指定的反向电 压源，然后测量作为结果的漏电流。在反向击穿电压(V )测试中， 需要提供指定的反向电流偏置源，然后测量作为结果的二极管电压降。

二极管与2450型仪器连接

二极管与2450型仪器的连接如图3所示。

利用4线连接，可以消除引线电阻的影响。当引线与二极管连接时，注意Force HI和Sense HI引线与二极管阳极端相连，Force LO和Sense LO引线与二极管阴极端相连。尽可能使连接靠近二极管，以消除引线电阻对测量准确度的影响。在源或测量大电流或低 电压时，注意这一点特别重要。

当测量低电平电流(<1μA)时，建议使用后面板的三轴同轴连接器和三轴同轴电缆，不再使用前面板的香蕉插孔。三轴同轴电缆具有屏蔽功能，将减少电磁干扰效应，电磁干扰效应可能会干扰读数。 图4给出二极管与2450型仪器后面板三轴同轴连接器连接示意图。

除了使用三轴同轴电缆，还应当把二极管放置在避光的金属 屏蔽箱内。应当采用正确的屏幕和其他低电流测量技术。

通过用户界面生成扫描和绘制图表

通过吉时利源表2450前面板的用户界面，可以轻松实现二极管测试和扫描。只需按几下重要按键，即可生成和浏览I-V曲线。主要包括以下步骤：

生成、执行和浏览I-V曲线的步骤

图5给出1N3595二极管的测量结果，电压扫描范围0V～0.9V， 181个阶跃(步长5mV)。注意，在大型显示屏上绘制的12个量级 电流。只需按压TRIGGER按键，即可重复I-V扫描。

将数据保存至USB闪存

生成的数据可以作为.csv文档保存至USB闪存。只需在仪器 前面板的USB端口插入USB闪存，按压MENU按键，按压DataBuffers，选择正确的数据缓冲区(defbuffer1是默认值)，然后按 压Save to USB。如果您想更改文件名，请键入新的文件名，并按压Enter。按压Yes，证实文件保存。这样，数据就保存至USB 闪存。

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半导体分立器件是组成集成电路的基础，包含大量的 双端口或三端口器件，如二极管，晶体管，场效应管等。 直流I-V测试则是表征微电子器件、工艺及材料特性的 基石。通常使用I-V特性分析，或I-V曲线，来决定器 件的基本参数。微电子器件种类繁多，引脚数量和待 测参数各不相同，除此以外，新材料和新器件对测试 设备提出了更高的要求，要求测试设备具备更高的低 电流测试能力，且能够支持各种功率范围的器件。

分立器件I-V特性测试的主要目的是通过实验，帮助工 程师提取半导体器件的基本I-V特性参数，并在整个工 艺流程结束后评估器件的优劣。

随着器件几何尺寸的减小，半导体器件特性测试对测 试系统的要求越来越高。通常这些器件的接触电极尺 寸只有微米量级，这些对低噪声源表，探针台和显微 镜性能都提出了更高的要求。

半导体分立器件I-V特性测试方案，泰克公司与合作 伙伴使用泰克吉时利公司开发的高精度源测量单元 （SMU）为核心测试设备，配备使用简便灵活，功能 丰富的CycleStar测试软件，及稳定的探针台，为客户提供了可靠易用的解决方案，极大的提高了用户 的工作效率。

吉时利方案特点：

丰富的内置元器件库，可以根据测试要求选择所需要的待测件类型；

测试和计算过程由软件自动执行，能够显示数据和曲线，节省了大量的时间；

稳定的探针台，针座分辨率可高达0.7um，显微镜放大倍数高达x195倍；

可支持同时操作两台吉时利源表，可以完成三端口器件测试。

测试功能：

二极管特性的测量与分析

极型晶体管BJT特性的测量与分析

MOSFET场效应晶体管特性的测量与分析

MOS 器件的参数提取

系统结构：

系统主要由一台或两台源精密源测量单元（SMU）、 夹具或探针台、上位机软件构成。以三端口MOSFET 器件为例，共需要以下设备：

1、两台吉时利 2450 精密源测量单元

2、四根三同轴电缆

3、夹具或带有三同轴接口的探针台

4、三同轴T型头

5、上位机软件与源测量单元（SMU）的连接方式如下图所示，可以使用LAN/USB/GPIB中的任何一个接口进行连接。

系统连接示意图：

典型方案配置：

西安某高校现场演示图

安泰测试已为西安多所院校、企业和研究所提供吉时利源表现场演示，并获得客户的高度认可，安泰测试将和泰克吉时利厂家一起，为客户提供更优质的服务和全面的测试方案，为客户解忧。

近期有很多用户在网上咨询I-V特性测试， I-V特性测试是很多研发型企业和高校研究的对象，分立器件I-V特性测试可以帮助工程师提取半导体器件的基本I-V特性参数，并在整个工艺流程结束后评估器件的优劣。

I-V特性测试难点：

种类多

微电子器件种类繁多，引脚数量和待测参数各不相同，此外，新材料和新器件对测试设备提出了更高的要求，要求测试设备具备更高的低电流测试能力，且能够支持各种功率范围的器件。

尺寸小

随着器件几何尺寸的减小，半导体器件特性测试对测试系统的要求越来越高。通常这些器件的接触电极尺寸只有微米量级，这些对低噪声源表，探针台和显微镜性能都提出了更高的要求。

I-V特性测试方案： 

针对I-V 特性测试难点，安泰测试建议可采用keithley高精度源测量单元（SMU）为核心测试设备，配备使用简便灵活、功能丰富的 CycleStar 测试软件，及稳定的探针台。

图：系统配置连接示意图

测试功能：

这是一个简单易用的I-V特性测试方案，无论对于双端口或三端口器件，如二极管、晶体管、场效应管都很适用。

• 二极管特性的测量与分析

• 双极型晶体管 BJT 特性的测量与分析

• MOSFET 场效应晶体管特性的测量与分析

• MOS器件的参数提取 

吉时利源表简介及热门型号推荐：

吉时利源表将数字万用表 (DMM)、电源、实际电流源、电子负载和脉冲发生器的功能集成在一台仪器中。通过吉时利源表进行分立器件 I-V 特性测试时，支持同时操作两台吉时利源表，轻松完成三端口器件测试。此外，因为吉时利源表兼顾高精度和通用性，广泛适用于教育、科研、产业等众多行业。

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