在 DC 參數測試中達到切換元件的高準確度與高可靠性

為了解決多種社會問題，例如達到安全穩定的社會、用機器人提升效率、保護有限資源，世界上的各種技術不斷演進。其中有些演進是自駕車、更高效能的智慧型手機、工廠裡的機器人 AI，以及家電 IoT。隨著這些技術演進，有必要在各種不斷發展的市場中促成更先進的元件。測試和量測技術對於半導體的進展極為重要，且需高測量準確度和高可靠性加以輔助。因此，在半導體測試設備中，經常用來切換各種測量電路的繼電器，也需要具備這些高效能特性。

MOSFET 繼電器一直廣泛用於半導體測試設備，但其效能仍不足以滿足業界的所有需求。因此有可能要挑選其他裝置，代價就是犧牲穩定的導通電阻與尺寸，視應用而定。例如，在半導體檢驗裝置的 DC 參數測試中，必須將電路內的漏電流降至最低，以提高測量準確度。MOSFET 繼電器礙於先天的洩漏而不易使用，因此仍會繼續使用具有實體觸點的繼電器 (如磁簧繼電器)。但這又會有磁簧繼電器的接觸電阻缺點要考量。此電阻會隨著時間的推移而增加，需要定期維護才能提供測試所需的高品質訊號傳輸。此外，磁簧繼電器的封裝尺寸不夠小，不足以滿足小型化要求。也因此，在半導體 DC 參數測試中，並非所有問題都可透過既有的切換裝置獲得解決。

表 1。DC 參數測試中所需的繼電器規格。

為了解決此問題，OMRON 開發出 T Module (G3VM-21MT / -61MT / -101MT)。此元件是小型半導體繼電器模組，具有 T 型切換功能。此解決方案可提供長久穩定的導通電阻特性，同時達到最小的漏電流 (I_LEAK ≤ 1pA)，可媲美磁簧繼電器。

T-module (G3VM-21MT/-61MT/-101MT) 的數值

• 超低漏電流 (I_LEAK ≤ 1pA)，可達到超準確的測量。
• 超小封裝，可節省空間並達到高密度整合 (5 mm x 3.75 mm x 2.7 mm)
• 由於無實體觸點因此可達長壽命
• 良好的線性度可達到低訊號失真

應用範例

• ATE 介面板
• DC 參數量測單元
• 切換式矩陣單元

圖 1：Omron T-module 輪廓尺寸(圖片來源： Omron)

圖 2：Omron T-module 端子排列 (TOP VIEW).(圖片來源：Omron)

T-module 的 T 型切換功能

如圖 3 所示，此功能是在 T 型電路中使用三個 MOSFET 繼電器來成，藉此將輸出主線路的漏電流降至最低 (引腳 4 與 6 之間)。

圖 3：T 型切換功能。(圖片來源：Omron)

既有切換裝置的效能比較

OMRON 打造公版設計板 (圖 4)，採用圖 5 顯示的 DC 參數測試切換電路。此板件產生的資料會對以下三種不同繼電器類型的輸出與測量準確性進行比較：T-module、磁簧繼電器與 MOSFET 繼電器。

圖 4：三種不同繼電器類型的公版設計板，(圖片來源：Omron)

圖 5：測量系統的方塊圖。(圖片來源：Omron)

ILEAK 測試結果

從公版設計板得出的漏電流測試結果可見，T-module 與磁簧繼電器的漏電流程度非常相似。MOSFET 繼電器則與此無關，仍會洩漏一些電流到電路中。

G3VM-101MT 公版設計板測試結果 (DUT: 1N3595)

圖 6：漏電流量測範例 (DUT1)。(圖片來源：Omron)

註：此公版設計 (圖 6) 會將一個 DUT (二極體) 的漏電流值 (ILEAK) 與採用不同繼電器的三種量測電路進行比較 (電路 1：T-module、電路 2：磁簧繼電器、電路 3：MOSFET 繼電器)，並使用兩個來源測量單元進行。通道 1 會添加測試電壓當作 V 來源。通道 2 會測量來自放大器的電壓，進行小電流測量，然後計算最終的輸出電流值。

VF 測試結果

VF 特性測試結果範例與此公版設計如下所示。結果顯示，採用 T-module、磁簧繼電器與 MOSFET 繼電器的電路之間，準確度相同，且與公版 DUT 二極體規格相比，數值幾乎一樣。

G3VM-101MT 公版設計板的測試結果 (DUT: 1N3595)。(圖片來源：Omron)

圖 7：VF 特性量測範例 (DUT1)。(圖片來源：Omron)

註：此公版設計 (圖 7) 會將一個 DUT (二極體) 的 VF 與採用不同繼電器的三種量測電路進行比較 (電路 1：T-module、電路 2：磁簧繼電器、電路 3：MOSFET 繼電器)，並使用一個來源測量單元進行。通道 1 會添加測試電流作為 I 來源然後側量電壓。

透過 OMRON 的 T-module，工程師可在 DC 參數測試中，達到兼具量測準確度與長期可靠性的解決方案。此產品的目標是改善社會持續追求偉大技術進展的能力。