PN结电容电压特性讲义.doc
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1、 PN 结电容电压特性及掺杂浓度的测量一、实验目的1. 掌握CV-2000 型电容电压特性测试仪的使用方法;2. 熟悉C-V 特性的测量。二、实验仪器CV-2000 型电容电压特性测试仪是测试频率为1MHz 的智能化数字的电容测试仪器,专用于测试半导体器件PN 结的势垒电容在不同偏压下的电容量,也可测试其它电容。面板上的发光二极管指示仪器的工作状态,用数码管组成的显示板,将被测元件的数值,小数点清晰地显示出来。仪器有较高的分辨率,电容量是四位读数,可分辫到0.01pF,偏置电压分辨力为0.1V,漏电流分辨力为0.01uA。该仪器采用电流电压测量方法,它用微处理器通过8 次电压测量来计算每次测量
2、后要求的参数值。用一个相敏检波器和模数转换器顺序快速完成电压测量。正交测量通过交换测量信号的相位来进行,而不是参考相位检测。因而不需要精密的模拟相位转换成电压矩形波电路。通过从同一个高频信号源形成测试信号和参考信号,来保证正确的相位关系。由微处理器根据已知的频率和测试信号相位,用ROM 存储器内的程序来控制测量,以及存储在RAM中的校准数据来计算被测元件电容值。三、实验原理C-V 法利用PN 结或肖特基势垒在反向偏压时的电容特性,可以获得材料中杂质浓度及其分布的信息,这类测量称为C-V 测量技术。这种测量可以提供材料截面均匀性及纵向杂质浓度分布的信息,因此比四探针、三探针等具有更大的优点。虽然
3、扩展电阻也能测量纵向分布,但它需将样品进行磨角,而C-V 法既可以测量同型低阻衬底上外延材料的分布,也可测量高阻衬底用异型层的外延材料的分布。PN结电容为势垒电容与扩散电容之和,正向偏压时,由于正向电流较大,扩散电容大于势垒电容.反偏时,流过PN结的是很小的反向饱和电流,扩散电容很小,这时势垒电容起主要作用。所以,CV测量加反向电压。1. 对于突变结势垒电容,N*为约化浓度,A为结区面积即对突变结来说,1/C2与V呈线性关系。如图:直线延长与V轴的交点,可求出接触电势差VD,由直线斜率可求出N*。当PN结为单边突变结时,约化浓度可用高浓度一侧的掺杂代替。2. 缓变结势垒电容:,G为掺杂浓度梯度
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