為高電壓測試選擇最佳電纜

確保測試期間使用的電纜符合測試系統(tǒng)最大電壓額定值。在功率器件關(guān)閉狀態(tài)特性分析期間經(jīng)常遇到高壓、低電流測試，要使用能夠?qū)崿F(xiàn)這類測試所需性能的電纜。

　　在高壓測試時，要保證充分絕緣，并使漏電流和系統(tǒng)電容帶來的影響最小化。

　　適當(dāng)絕緣

　　使用電纜的耐壓額定值至少是測試系統(tǒng)電壓的最大值。為了實(shí)現(xiàn)低電流測量，要在測試夾具中使用高質(zhì)量絕緣體。絕緣電阻與待測器件電阻并聯(lián)，將帶來測量誤差（參見圖1）。利用2657A型源測量單元（SMU），在測試電路中可能出現(xiàn)高達(dá)3kV電壓，因此，相對于測得的通過待測器件的電流，通過這些絕緣體產(chǎn)生的電流就較大。為了得到良好的測量結(jié)果，要確保絕緣電阻比待測器件電阻高幾個數(shù)量級。

　　圖 1 絕緣體中產(chǎn)生的電流影響待測器件電流的測量。為了實(shí)現(xiàn)測量誤差最小化，要確保絕緣體電阻（RL）比待測器件電阻（RDUT）高得多。

　　漏電流與系統(tǒng)電容

　　使用保護(hù)可以把測試電路中絕緣體的影響降到最低。保護(hù)是強(qiáng)制將電路中的一個低阻節(jié)點(diǎn)與高阻輸入端節(jié)點(diǎn)近似等電位的一種技術(shù)。在圖1中，即使采用高質(zhì)量絕緣體，但來自絕緣體的電流泄漏仍然存在。當(dāng)測量電流在納安范圍時，這種泄露就可能帶來問題。請注意保護(hù)是如何改進(jìn)測量的，參見圖2。漏電流將通過高阻測量節(jié)點(diǎn)（HI）流出，因此，測量中不包括漏電流。

　　
　　圖 2 利用保護(hù)可以使電路中絕緣體電壓降低為接近0V，從而減少漏電流。測量中出現(xiàn)的任何剩余的泄露都將通過高阻測量節(jié)點(diǎn)流出。

　　由于保護(hù)端與高阻端處于同一電位，保護(hù)電壓就是危險電壓。因此，要使用三軸電纜布防保護(hù)電路，并保護(hù)操作人員免遭觸電危險。在三軸電纜中，高阻端與中心導(dǎo)體連接，內(nèi)部屏蔽層為保護(hù)，外部屏蔽層接地。圖3給出三軸電纜截面示意圖。

　　保護(hù)還可以使系統(tǒng)電容的影響降到最低。系統(tǒng)電容影響電壓源的建立和電流測量。測試設(shè)置必須允許以等于或低于預(yù)期的器件測量本底噪聲對電容充電和建立電流。這些設(shè)置的高阻特性必將導(dǎo)致較長的建立時間。圖3說明保護(hù)如何降低電纜電容的影響。常見的三軸電纜電容大約是40pF/英尺。對于一根兩、三米長的電纜來說，其電容大約是幾百皮法，電壓建立時間是數(shù)十毫秒，具體取決于測試設(shè)置的最大電流。將保護(hù)置于三軸電纜的內(nèi)部屏蔽層意味著電纜絕緣體中沒有電壓降。因此，這個絕緣體的電容不需要充電。在穩(wěn)定狀態(tài)情況下，根據(jù)2657A型源測量單元（SMU）的性能指標(biāo)，高阻端（HI）的保護(hù)電壓在4mV以內(nèi)。吉時利HV-CA-554型產(chǎn)品是三軸高壓電纜，能夠安全地傳輸信號，保護(hù)電壓高達(dá)3280V。吉時利HV-CA-554型電纜可以滿足3kV電壓、低電流測量系統(tǒng)需求。為了實(shí)現(xiàn)建立時間和泄漏電流最小化，源測量單元（SMU）的保護(hù)都直接到達(dá)器件管腳。這樣做，可以避免對系統(tǒng)其他電容充電的需求。由于保護(hù)電壓可能高達(dá)3kV，務(wù)必確保保護(hù)端處于遠(yuǎn)離其他導(dǎo)體的安全距離內(nèi)。

　　
　　圖 3 當(dāng)VHI ≈VG時，電容器和電阻器的電壓降是0V。事實(shí)上，保護(hù)避免了因電纜絕緣帶來的漏電流，而且由于不需要對電纜電容進(jìn)行充電，因此，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)時間最小化。

　　在某些系統(tǒng)中，必須轉(zhuǎn)換至同軸連接。對于高壓測試來說，SHV是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)同軸連接器。吉時利公司提供的SHV-CA-553電纜組合允許從高壓三軸向SHV的轉(zhuǎn)換。這些電纜組合使用三軸電纜，因此，在連接至SHV之前，可以盡可能地實(shí)施保護(hù)。使用同軸連接將導(dǎo)致性能降級，因?yàn)閺谋Ｗo(hù)截止端點(diǎn)起，保護(hù)帶來的益處將喪失殆盡。這意味著必須對殘存的電纜電容和測試系統(tǒng)電容進(jìn)行充電。

　　在設(shè)計(jì)測試夾具時，用戶可能采取措施，通過縮短布