利用電源供應器產生電晶體曲線

在你的實驗室沒有專用電晶體曲線追蹤儀（curve tracer）時，可以改用電源供應器來替代。一個具備多重輸出的桌上型電源供應器，能為” 金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET）”繪製一組曲線。MOSFET 是一種用於電子裝置訊號切換的場效應電晶體（FET）。一個具備兩個正向輸出的電源供應器，足以測試 N 型通道的 FET，例如常見的 2N7000。另一種選擇是 BS170 N 型通道 MOSFET，它的特性非常相似，但由於汲極電流更高，是更為耐用的選擇。

若要精準量測微小的汲極電流，需要使用短導線並盡可能減少連接。

將短導線直接從電晶體連接到電源供應器，可以排除所有不必要的連接點。這是因為使用插座或麵包板都可能引入明顯的誤差。如圖一所示，大部分電流從輸出 1 流向汲極（D），再經由源極（S）流回輸出 1。

三通道輸出電源供應器

是德科技（Keysight）的 EDU36311A 三路輸出電源供應器，能以其 6 V / 5 A 輸出作為汲極電壓和電流源。而電流較低的 30 V / 1 A 輸出則可用來驅動閘極電壓。

這款電源供應器具備獨立的輸出埠，可對閘極施加正或負電壓。只要反轉第二個輸出埠的極性，即可施加負電壓，這使得測試需要負閘極電壓的 P 型通道 FET 成為可能。

此外，低雜訊輸出和高解析度回讀（readback）功能，能夠精準量測 FET 的毫安培級汲極電流。此電源供應器還提供多層裝置保護，其中最重要的就是透過設定電流限制來保護你的 FET。

你可以利用 USB 或 LAN 介面將你的電腦連接到這台電源供應器，以實現測試自動化。

您可以使用 Excel 中的 Microsoft Visual Basic for Applications (VBA) 來將測試自動化並繪製結果，如圖三所示。是德科技的 Connection Expert 軟體會識別儀器的位址，並透過其函式庫傳輸 SCPI 指令。

以下是開始此流程的步驟：

1. 使用 Connection Expert 軟體，找到你想要使用的電源供應器位址。
2. 如圖三所示，紅色框標示了儀器位址、步進數和電流限制。
3. 請更新儀器位址、要測試的汲極電壓數量，以及汲極電流的電流限制。
4. 編輯第六行中的四個閘極電壓，以及 A 欄中的汲極-源極電壓。
5. 在橘色框中，從頁面中間的控制項開始依序啟動：
   • 開啟連線：開啟與儀器的連線。
   • 開始量測區塊：執行量測程式。這會讓表格中所有量測值都更新，圖表也會根據新

VBA 程式結構

這個 VBA 程式總共分為五個獨立的區塊：

1. 全域變數宣告：用於宣告全域變數，包括儀器的 I/O 資訊，以及呼叫 Keysight I/O 函式庫。
2. 開啟 I/O 連線子程式：此子程式由「開啟連線」按鈕呼叫，它會使用儲存在 G1 儲存格中的儀器位址，開啟與儀器的 I/O 連線。
3. 量測區塊子程式：由「開始量測」按鈕呼叫。這個程式會設定電源供應器，並更新表格中的所有量測值。它會先初始化電源供應器，然後使用巢狀迴圈：外層迴圈設定閘極電壓，內層迴圈則逐步設定每個汲極-源極電壓。對於每個汲極-源極電壓，電源供應器會回傳一個電流測量值並更新到表格中。
4. 延遲函數：用來建立一個延遲，讓電晶體在量測電流前有足夠時間穩定。
5. 關閉 I/O 連線：用於關閉儀器的 I/O 連線。

總結

利用 Excel 中的 VBA 和 Connection Expert，是開始對儀器進行程式設計的一個簡單方法。Excel 內建的圖表功能可以簡化數據視覺化，而使用儀器預設的設定則能減少傳輸到 EDU36311A 電源供應器的 SCPI 指令數量。這個應用範例僅使用了不到十條 SCPI 指令。你可以在程式中加入額外的量測項目，例如量測閘極電流或 MOSFET 的導通電阻。此外，你也可以修改這個程式來執行其他任務。

【延伸產品閱讀】

• Keysight EDU36311A 三通道電源供應器 (請點選查看產品規介紹)：Keysight EDU36311A 三路輸出電源供應器是 Keysight 智慧桌上型系列的 4 款獨特儀器之一，此系列利用強大的圖形介面來連接、控制和擷取量測資料;這款桌上型電源供應器體積輕巧，可放置於任何工作台上。 配備 7 吋彩色顯示幕，可從任何角度同時監視所有輸出。 每個輸出都是獨立的 — 串聯輸出以獲得更高的電壓、並聯輸出以獲得額外的電流，或堆疊它們以提供 0 至 ±30 V。 排序功能可在設定的碼型中啟用和停用輸出。。