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摘要基于锁相技术，提出了一种可行的差分电容测试方法。介绍了通过硬件和软件设计，利用数字锁相放大器model
) s: ?" i4 G& {: r3 X7225，8051单片机单元等实现电容电压特性(c—y)仪器的自动化测试。实验结果表明，该仪器具有较高的测试性能，灵敏度和" L' I8 A0 ~0 Q1 R$ a3 S8 V
信噪比都达到进口成型仪器的水平，并可进行绝对测量和相对测量。9 N3 Z2 A; U8 c! _4 g- \& P
电容电压(C—y)特性是研究半导体界面特性的7 ?! w# T* J; f' O5 v
一种重要方法，已被广泛应用于MIS、MOS、p-n结、
: Y2 C. s: ?3 f% _; {异质结等器件的界面特性研究，c—y特性不仅可以
: r' `! a" ~' ^' _+ B+ D% u+ Y提示半导体中的掺杂、补偿、载流子寿命及表面态、
7 ~ s6 {$ K. I: G固定电荷、可动电荷等材料和器件参数，还有助于
- \. q+ f7 K6 V" [深入研究深能级、共振缺陷态、反型层子能带结构# E. B: _0 F0 k L3 s* e& ?
等问题⋯。( H. i: Y7 {) ]5 k$ z& r
由于半导体器件结构的电容通常都在pF量& p# F$ y8 Q0 t B; [/ H0 |
级，属于微小电容，要求测试系统具有较高的信噪
4 @0 P3 L R% Y5 N+ S& D8 K; {: g比，较强的抗干扰能力和较稳定的工作条件，并需
7 \6 J [. x, @3 f8 S要保证高的灵敏度和分辨率。此外实现C—y特性测
; `) h; S& q% ~9 \# P量需要电压的连续扫描，传统的震荡法、电桥法、充
; T, ^ O) C7 ~4 b& L8 {4 h4 s/ W放电法和Q表法等不能满足测试要求，需开发专用
7 ~& @; e; Q3 i* o& e) S测试仪口J o4 j& A' W; S z# p
国内目前的C—y测量主要是采用高频测试信号0 h/ [6 M0 r A% j8 u/ u. @
和分立元件电路，灵敏度和分辨率较低，且只能实) i/ _, e: }' l* F: T
现绝对电容测量。本测试仪针对c-v特性的研究需
# F9 \, H8 r/ D( ~+ V求，利用交流差分桥式电路的原理，基于锁相放大" O, J$ E' W4 {
技术，并以单片机为控制核心，研制了一套高性能 t3 p; L( w) d
的C—y特性测试仪，锁相技术可保证在较低频率下
; x5 v: P, q; X h
7 \/ c5 c- f, p的精确测试，可实现G．y和G—y(电导电压)特性的! M* v& d9 ^4 t" ^6 O
绝对测量和相对测量。
0 X% G- K; Z% x3 u3 @1测试仪工作原理
# P4 _( J* w: ?- E0 k如图1所示，本系统测试原理基于交流差分桥5 x% ^2 x3 w' k! }
式电路，桥臂分别由两个电容与两个电阻构成，在3 |- B+ x2 D. X7 J+ k* B7 |
C、D间加入直流和交流激励信号，A、B间输出测量, V5 d" ?( j$ z9 o) u
信号，接人后续信号处理系统。
# l, B0 C% d( V+ m; D图1中，C，为一标准数字电容，用于标定相对- ^* m, } h3 C- E, J
零点和实现相对测量；G为被测样品的电容值。尺。
! X; ?& T, b3 Q4 [8 S2 A=R：，均为多级可调电阻，实现多级阻抗匹配。CD1 ~: B" t: w, c$ U
间交流电压U。=uosin2-tRFi，频率，和幅度％由交* O" r" C z, X3 Z/ N
流信号源控制，直流电压U2即加载在电容两端的扫
o" j3 z: n. r2 ]: n3 _) G描电压，为直流电压信号源控制。AB间电压为输
2 D6 R! v+ U% n+ H
; R& X s1 h' s! I# p8 P附件下载： [& D3 V3 s& V O. ~
4 T3 G4 ~# A( o
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发表于 2020-1-17 14:01
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