IDD Gross Current
在说Gross IDD之前,我们先说说什么是IDD。IDD的定义有很多,其中包括流过Drain to Drain(CMOS D极)的电流;Drain to GND的电流;Drain的leakage电流等等。普遍认为最符合实际的定义应该是:IDD的测试分动态和静态两种电流,动态IDD是器件在正常工作时,Drain对GND的漏电流,静态IDD是器件在静态时Drain对GND的漏电流。
理论讲Drain对Source是高阻的状态,如图4-7,在D-S没有正向偏置,G-S反向偏置,导电沟道打开后,D到S才会有电流的流过,但实际上由于自由电子的存在,自由电子的附着在SiO2和N+,导致D-S有漏电流,此漏电流就是IDD。在COMS电路中称为IDD,在TTL电路中称ICC。
这里我们先讲讲器件毛的IDD之和——Gross IDD,它的意义在于在Open-Short测试之后,尽早地挑选出功耗较大的电路,因为功耗较大意味着器件存在结构缺陷,或者已经损坏。一般说来,器件的Gross IDD越大,其功耗越大。

图4-7.增强型MOS管结构及符号
Gross IDD测试方法
Gross IDD测试在CP测试中肯定存在,在FT测试中也可能包含,它测量的是流入VDD管脚的电流。理论上讲,IDD测试在器件功能正确且被成功预处理的情况下才能保证测量值的正确性,但是测试的效率性要求Gross IDD通常在功能测试之前实施,这种情况下我们不知道器件有没有被正确的预处理,因此Gross IDD的边界我们通常放得很宽。
首先,Reset器件或者将所有的输入管脚设置为固定的状态——低或者高,VIL设置为0V,VIH设置为VDD;所有的输出管脚与负载断开——输出电流会增加IDD的测量值从而引起误判。其次,正确地并且尽可能简单地预处理相应的功能,使器件进入稳定的状态。接下来就是测量进入器件的整体供电电流了,电流超出界限则表示功耗过大、器件失效,直接退出测试并被丢弃。
初次开发时,如果发现IDD测试很大,建议用万用电表测量没有放IC时,测试socket 上电源到地的电阻,如果电阻比较小,说明你焊接可能导致有些虚短,要查下电路;其次在电源端加上VDD,看是否电压有被拉下的情况。还有通常VDD pin 会放置bypass电容,电容的作用是滤波,滤掉高频的成分,但是电容有时也会影响IDD的测试,比如电容被击穿,电容过大但DELAY时间给的不够,导致电压在没有上升到VDD的时候进行测量。还有IC与测试座接触不好的时候,也会导致IDD较大。
前面说过,边界(limit)会放得比较宽,那如何确定呢?首先想到的当然是器件规格书,通常将边界设置为器件规格书中额定参数的2-3倍。但是有时候我们会发现器件的规格书中”IDD Current Limit”一栏写着”TBD”(to be determined),这时候,我们就需要通过实际测试去确定此项参数,通常是测试一定数量的芯片,观察其IDD电流读数,得出平均的合理的参数,再以其2-3倍作为边界。

图4-8.Gross IDD测试
阻抗计算
Gross IDD测量的是器件VDD和地之间的总的阻抗,例如VDD定义在5.25V、IDD上限限制在45mA,则我们通过欧姆定律就可以知道器件所允许的最小阻抗。如图4-9的等效电路,我们可以知道边界情况相当于测试了一个117ohm的电阻。

图4-9.阻抗计算等效电路
故障寻找
打开datalogger观察测量结果,拿一颗标准样片(良品)测试后,其测试结果不外乎以下三种情况:
1. 电流在正常范围,测试通过;
2. 电流高于上限,测试不通过;
3. 电流低于下限,测试不通过。
Datalog of: Gross IDD Current using the DPSPin Force/rng Meas/rng Min Max ResultDPS1 5.25V/10V 11.7mA/50mA -1mA +45mA PASS
当测试不通过的情况发生,我们要就要找找非器件的原因了:将器件从socket上拿走,运行测试程序空跑一次,测试结果应该为0电流;如果不是,则表明有器件之外的地方消耗了电流,我们就得一步步找出测试硬件上的问题所在并解决它,比如移走Loadboard再运行程序,这样就可以判断测试机是否有问题。我们也可以用精确点的电阻代替器件去验证测试机的结果的精确度。
注:0电流在datalogger中可能显示的不是0.0,对于不同的量程,有着相应的分辨率,如对于20mA的量程,它的0电流显示在datalogger上也许就是0.01mA。


