PN結(jié)電容電壓特性講義(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 PN 結(jié)電容電壓特性及摻雜濃度的測量一、實驗?zāi)康?. 掌握CV-2000 型電容電壓特性測試儀的使用方法；2. 熟悉C-V 特性的測量。二、實驗儀器CV-2000 型電容電壓特性測試儀是測試頻率為1MHz 的智能化數(shù)字的電容測試儀器，專用于測試半導(dǎo)體器件PN 結(jié)的勢壘電容在不同偏壓下的電容量，也可測試其它電容。面板上的發(fā)光二極管指示儀器的工作狀態(tài)，用數(shù)碼管組成的顯示板，將被測元件的數(shù)值，小數(shù)點清晰地顯示出來。儀器有較高的分辨率，電容量是四位讀數(shù)，可分辮到0.01pF，偏置電壓分辨力為0.1V，漏電流分辨力為0.01uA。該儀器采用電流電壓測量方法，它用微處理器通過8

2、 次電壓測量來計算每次測量后要求的參數(shù)值。用一個相敏檢波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器順序快速完成電壓測量。正交測量通過交換測量信號的相位來進(jìn)行，而不是參考相位檢測。因而不需要精密的模擬相位轉(zhuǎn)換成電壓矩形波電路。通過從同一個高頻信號源形成測試信號和參考信號，來保證正確的相位關(guān)系。由微處理器根據(jù)已知的頻率和測試信號相位，用ROM 存儲器內(nèi)的程序來控制測量，以及存儲在RAM中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來計算被測元件電容值。三、實驗原理C-V 法利用PN 結(jié)或肖特基勢壘在反向偏壓時的電容特性，可以獲得材料中雜質(zhì)濃度及其分布的信息，這類測量稱為C-V 測量技術(shù)。這種測量可以提供材料截面均勻性及縱向雜質(zhì)濃度分布的信息，因此比四探針、三

3、探針等具有更大的優(yōu)點。雖然擴(kuò)展電阻也能測量縱向分布，但它需將樣品進(jìn)行磨角，而C-V 法既可以測量同型低阻襯底上外延材料的分布，也可測量高阻襯底用異型層的外延材料的分布。PN結(jié)電容為勢壘電容與擴(kuò)散電容之和,正向偏壓時,由于正向電流較大,擴(kuò)散電容大于勢壘電容.反偏時,流過PN結(jié)的是很小的反向飽和電流，擴(kuò)散電容很小，這時勢壘電容起主要作用。所以，CV測量加反向電壓。1. 對于突變結(jié)勢壘電容，N*為約化濃度，A為結(jié)區(qū)面積即對突變結(jié)來說，1/C2與V呈線性關(guān)系。如圖：直線延長與V軸的交點，可求出接觸電勢差VD，由直線斜率可求出N*。當(dāng)PN結(jié)為單邊突變結(jié)時，約化濃度可用高濃度一側(cè)的摻雜代替。2. 緩變結(jié)勢

4、壘電容：，G為摻雜濃度梯度。即對線性緩變結(jié)來說，1/C3與V呈線性關(guān)系。由直線斜率和截距可求出雜質(zhì)濃度梯度G和VD。四、實驗內(nèi)容與步驟1. 測量步驟：（1）開機(jī)儀器安裝連接好后，把電源開關(guān)按到ON 位置，電源接通，儀器執(zhí)行自檢程序。如果沒有故障，測量指示燈亮。偏置電壓指示狀態(tài)為(電壓去)，雖然偏置電壓有顯示，但該電壓尚未加到夾具上去。（2）連接被測件被測件引線應(yīng)相當(dāng)清潔且筆直，將它插入CV-2000 測試座具即可。若被測件引線臟，必須先擦干凈，以保證接觸良好。（3）零校準(zhǔn)由于溫度變化或改變夾具，都會引起寄生電感變化，因此，在每天開機(jī) 30 分鐘后，改變夾具或溫度變化大于3時，都要完成零校準(zhǔn)。分

5、兩步完成：I、開路零校準(zhǔn)。a開機(jī)b在測量功能檢查之后，應(yīng)按開路校準(zhǔn)按鈕。在電容顯示屏內(nèi)出現(xiàn)一個零，并且通過燈亮，讓人體遠(yuǎn)離儀器。按校準(zhǔn)觸發(fā)鍵并等一會，直到通過燈重新亮，開路校準(zhǔn)完成。II、短路零校準(zhǔn)。把隨機(jī)附帶的短路銅片插入測試槽按短路校準(zhǔn)按鈕，電容顯示屏內(nèi)出現(xiàn)一個5，并且通過燈亮，按校準(zhǔn)觸發(fā)鍵等一會直到通過燈重新亮，短路零校準(zhǔn)完成。完成后請將短路銅片拿開。（4） 測量在零校準(zhǔn)后按測量健，當(dāng)測量指示燈亮即進(jìn)入測量狀態(tài)。（5）偏置電壓下測量電容A.完成上面四個步驟后，把元件插入CV-2000 夾具，夾具的插槽電壓極性為：左邊插槽為（+）極，右邊插槽為（-）極。如測試三極管集電極、基極反向電壓特性

6、，如系PNP型三極管基極插入（+）插槽，集電極插入（-）插槽，如系NPN 型三極管基極插入（-）插槽，集電極插入（+）插槽然后加不同偏壓即可得出不同偏壓下的電容值。如測試二極管，則二極管的“+”極插入（-）插槽，“-”極插入（+）插槽，即可得出不同偏壓下的電容值。B.粗調(diào)電位器“W1”及微調(diào)電位器“W2”的使用：W2 的調(diào)節(jié)范圍是0-V0(V0 在20V 以下，不同機(jī)器有些許差別)，可精確調(diào)節(jié)每0.1V。當(dāng)測試元件反向耐壓在V0 以下，可將W1 左旋至盡，單獨調(diào)節(jié)W2 即可。當(dāng)測試元件反向耐壓在 100V 以下，則需W1、W2 配合使用，請按以下步驟進(jìn)行操作：首先測量 20V 以下電容值：將W

7、1 左旋至盡，單獨調(diào)節(jié)W2 同時記錄電容值，當(dāng)W2右旋到頭時記下電壓V1。完成后再將 W2 左旋至盡，然后慢慢右旋W1 使偏壓電壓值顯示為V1，然后慢慢調(diào)節(jié)W2，并記錄電容值，當(dāng)W2 右旋至盡時記下電壓V2。完成后再將 W2 左旋至盡，然后右旋W1 使偏置電壓顯示為V2，然后慢慢調(diào)節(jié)W2，重復(fù)步驟2 即可得出100V 以內(nèi)的偏置電壓下的電容值。測量二極管型號：IN4007.為線性緩變結(jié)二極管。表1 數(shù)據(jù)記錄表電壓/V00.10.20.30.40.5電容/Pf電壓/V0.60.70.80.91.01.2電容/Pf電壓/V1.41.61.82.02.32.6電容/Pf電壓/V2.93.54.04.55.5.5電容/Pf電壓/V6.06.57.07.58.08.5電容/Pf電壓/V9.0電容/Pf五、思考題1、什么是PN 結(jié)的電容效應(yīng)？它有哪些