VNA 2port シリーズスルー（Series-Thru）法｜用語集

CNT薄膜トランジスタ（TFT）の特性評価において、2ポート・シリーズスルー（Series-Thru）法は、特にデバイスのインピーダンスが高い場合（高抵抗なCNTチャネルなど）に、通常の分圧測定よりも高い精度で特性を抽出できる手法です。

VNA（ベクトル・ネットワーク・アナライザ）を用い、デバイスを信号線に対して直列（Series）に挿入して測定します。

1. シリーズスルー法の原理

通常の反射測定（S11）では、高インピーダンスデバイスはスミスチャートの右端に張り付いてしまい、わずかな校正誤差が大きなインピーダンス誤差につながります。

シリーズスルー法では、透過係数（S21）を中心に解析することで、この問題を回避します。

インピーダンス $Z_s$ の算出式

デバイスの直列インピーダンス Zs は、S21 を用いて以下の簡潔な式で表されます（系の特性インピーダンス Z0 = 50Ω の場合）。

この手法の強みは、S21 が小さい（デバイスの抵抗が高い）領域でも、ダイナミックレンジを広く取れる点にあります。

2. RF-CVへの応用（容量抽出）

シリーズスルー法で得られた $Z_s$ から、CNT-TFTのゲート容量成分などを抽出します。

CNT-TFTをこの方法で測定する場合、ゲート端子を Port 1 に、ドレイン（またはソース）端子を Port 2 に接続し、残りの端子を共通接地（Common）にする構成が一般的です。

3. CNT-TFT測定におけるメリット

高インピーダンスへの感度:
CNTネットワークはオン状態でも数百Ω〜数kΩになることがありますが、シリーズスルー法はこの範囲での測定精度が反射法（S11）より格段に高いです。
ノイズ耐性:
S21 測定はVNAのノイズフロアの影響を受けにくいため、微小なチャネル容量（fFオーダー）の変化を捉えやすくなります。
広帯域性:
AMD RFSoCなどの広帯域な信号処理系を用いる場合でも、数MHzから数GHzまで一貫した理論式でインピーダンスを抽出可能です。

4. 実施時の注意点

バイアス供給の整合性:
Port 1 と Port 2 の両方に Bias Tee が必要です。特に VGS（ゲートバイアス）を Port 1 から、 VDS（ドレインバイアス）を Port 2 から印加する場合、DC経路がデバイスを介して干渉しないよう、グランドの取り方に注意してください。
プロービングの寄生排除:
GSG（Ground-Signal-Ground）プローブを使用する場合、プローブ自体のインダクタンスが Zs に加算されます。
対策: 必ず「素子なし（Throughパターン）」のダミーを測定し、そのインピーダンスを
Zs(measured) - Zs(thru) として差し引くディエンベディングを行ってください。

実装上のアドバイス

PR:

	SMM3000Xシリーズ高精度ソースメジャーユニット・表示桁数：6½桁（2,100,000カウント）・最大サンプリングレート：100,000ポイント/秒・プログラミング／測定の最小分解能：10 fA / 100 nV ・最大出力：±210 V / ±3.03 A（DC）/ ±10.5 A（パルス）・DC、パルス、スキャン、リスト出力に対応。最小パルス幅は50μs ・グラフ表示とデジタル表示を備えた5インチのタッチスクリーン・SMM3311X(1ch) / SMM3312X(2ch) ・価格：90万円～
・USB VNA
	SDS8000Aシリーズオシロスコープ特長と利点 4チャンネル + 外部トリガーチャンネルアナログチャンネル帯域幅：最大16GHz(8/13/16GHz) リアルタイムサンプリングレート：最大40GSa/s（全チャンネル同時） 12ビットADC 低ノイズフロア：16GHz帯域幅で176μVrms SPOテクノロジー・波形キャプチャレート：最大200,000フレーム/秒・ 256段階の波形輝度と色温度表示をサポート・最大2Gポイント/チャンネルのストレージ容量・デジタルトリガー
	SSG6M80Aシリーズマルチチャネル・コヒーレント・マイクロ波信号発生器主な特長・最大周波数 13.6 GHz/20 GHz ・出力周波数分解能最大0.001 Hz ・位相ノイズ < -136 dBc/Hz @ 1 GHz、オフセット 10 kHz（測定値）・コヒーレントモード、搬送周波数 = 10 GHz、周囲温度変動 ±2℃、観測時間 5時間、位相変動 < 1.5° ・チャンネル間の周波数、振幅、位相を個別に調整可能。単一デバイスチャンネル同期および複数デバイスチャンネル位相同期をサポート。位相メモリ機能搭載・アナログ変調、パルス変調（オプション）

	SSA6000A Series Signal Analyzer Main Features ・Measurement Frequency Range: 2 Hz ~ 50 GHz ・IQ Analysis Bandwidth: 1.2 GHz ・Real-time Spectrum Analysis Bandwidth: 400 MHz ・Phase Noise: -123 dBc/Hz @ 1 GHz, 10 kHz offset ・DANL: Less than -165 dBm/Hz ・Demodulation and analysis of signals from multiple mobile communication standards including 5G NR, LTE/LTE-A, WLAN, and IoT, as well as wireless connections.
	SNA6000A Series Vector Network Analyzer Key Features ・Frequency Range: 100 kHz ~ 50 GHz ・Dynamic Range: 135 dB ・IF Bandwidth Range: 1 Hz ~ 10 MHz ・Output Power Setting Range: -60 dBm ~ +20 dBm ・Supports 4-port (2-source) S-parameter measurements, differential (balanced) measurements, time-domain analysis, scalar mixer measurements, etc. ・Optional accessories include electronic calibration kits, switch matrix, and mechanical switches. ・AFR

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