C-V測量
各種各樣的應(yīng)用通常要在許多類型的器件上執(zhí)行電容-電壓(C-V) 和AC阻抗測量。例如，C-V 測量用來確定以下器件參數(shù)：
- MOSCAPs的柵極氧化物電容
- MOSFET輸入和輸出電容
- 太陽能電池的內(nèi)建電場
- 二極管的多數(shù)載流子濃度
- BJT端子間的電容
- MIS電容器的氧化物厚度、摻雜密度和閥值電壓
此前我們介紹了使用最新4215-CVU輕松測量飛法電容，這次聊聊怎樣使用適當(dāng)?shù)臏y量技術(shù)和CVU電容電壓單元進(jìn)行最優(yōu)的電容測量。
4215-CVU和4210-CVU都是適用于4200A-SCS參數(shù)分析儀的多頻(1 kHz ~ 10 MHz) AC阻抗測量模塊( 參見圖1)，讓用戶能夠輕松進(jìn)行C-V 測量。這兩種CVU 之間的差異在于測試頻率數(shù)量和AC驅(qū)動電壓。4215-CVU擁有10,000個不同頻率，分辨率為1 kHz；4210-CVU擁有37個不同頻率。4215-CVU的AC驅(qū)動電壓范圍是10 mV ~ 1 V rms，4210-CVU的AC驅(qū)動電壓范圍是10 mV ~ 100mV rms。
圖1. 4200A-SCS 參數(shù)分析儀
CVUs采用獨(dú)特的電路設(shè)計，通過Clarius軟件控制，支持多種特性和診斷工具，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確度達(dá)到最高。CVU擁有多種內(nèi)置工具，如實(shí)時測量模式、開路/ 短路補(bǔ)償、參數(shù)提取生成器、濾波、定時控制，并能夠在軟件中切換AC電流表端子。除這些工具外，它還采用適當(dāng)?shù)木€纜和C-V測量技術(shù)，用戶可以進(jìn)行高度靈敏的電容測量。
CVU測量概述
圖2是簡化的4210-CVU和4215-CVU模型。器件的電容通過提供AC電壓，測量AC電流和相位來確定，同時在器件中應(yīng)用或掃描DC電壓。
圖2. 簡化的CVU圖
時域AC值被處理到頻域中，生成相量形式的阻抗。我們可以使用下面的公式，從AC阻抗和測試頻率中計算出器件電容：
CVU使用自動平衡電橋(ABB) 方法測量電容。ABB用來抵消DUT 一個端子( 如果AC電流表在LCUR上則為LPOT) 上已知頻率的AC信號，以警戒雜散阻抗。這個AC接地會把CVU的LPOT保持在0 VAC，這樣測試電路中的所有AC電流都會流到AC電流表，而不會經(jīng)過測試電路中的任何并聯(lián)電容。
根據(jù)測試設(shè)置，包括頻率、AC驅(qū)動電壓和電流范圍，CVU可以測量皮法級到毫法級電容。用戶指定的測試范圍取決于被測器件和導(dǎo)出的參數(shù)。測試頻率范圍為 1kHz~10MHz。DC 偏置功能是 ±30V(60V差分 )。
測量模型和參數(shù)
DUT測量的典型模型通常是一條串聯(lián)或并聯(lián)電阻電容(RC) 電路。如圖3中簡化的模型所示，CVU既可以作為串聯(lián)配置(RSCS) 測量DUT，也可以作為并聯(lián)配置(RPCP) 測量DUT。
圖3. 簡化的測量模型
CVU可以測量和顯示以下參數(shù)：
阻抗和相位角(Z,Theta)
電阻和電抗 (R+jX)
并聯(lián)電容和電導(dǎo)(CP-GP)
串聯(lián)電容和電阻(CS-RS)
并聯(lián)電容和雜散因子 (CP-D)
串聯(lián)電容和雜散因子(CS-D)
導(dǎo)納和相位角(Y,theta)
圖4. 阻抗的矢量圖
通過使用Clarius內(nèi)置的Formulator工具，還可以從測得的數(shù)據(jù)中簡便地提取其他參數(shù)，如電感。圖4中的阻抗矢量圖顯示了阻抗的基礎(chǔ)公式。
AC阻抗測量系統(tǒng)
