PN结电容电压特性

实验32 PN 结电容电压特性测量

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。

四、实验内容与步骤

1. 测量步骤：

（1）开机

仪器安装连接好后，把电源开关按到ON 位置，电源接通，仪器执行自检程序。如果没

有故障，测量指示灯亮。偏置电压指示状态为(电压去)，虽然偏置电压有显示，但该电压尚未加到夹具上去。

（2）连接被测件

08实验讲义（全）

第 110 页，共 254 页

中国计量学院

光学与电子科技学院

被测件引线应相当清洁且笔直，将它插入CV-2000 测试座具即可。若被测件引线脏，

必须先擦干净，以保证接触良好。

（3）零校准

由于温度变化或改变夹具，都会引起寄生电感变化，因此，在每天开机30 分钟后，改

变夹具或温度变化大于3℃时，都要完成零校准。分两步完成：

I、开路零校准。

a．开机

b．在测量功能检查之后，应按[开路校准]按钮。在电容显示屏内出现一个零，并

且通过灯亮，让人体远离仪器。按[校准触发]键并等一会，直到通过灯重新亮，开路校准完成。

II、短路零校准。

把随机附带的短路铜片插入测试槽按[短路校准]按钮，电容显示屏内出现一个5，并且

通过灯亮，按[校准触发]键等一会直到通过灯重新亮，短路零校准完成。完成后请将短路铜片拿开。

（4）测量

在零校准后按测量健，当测量指示灯亮即进入测量状态。

（5）偏置电压下测量电容

A.完成上面四个步骤后，把元件插入CV-2000 夹具，夹具的插槽电压极性为：左边插

槽为（+）极，右边插槽为（-）极。如测试三极管集电极、基极反向电压特性，如系PNP 型三极管基极插入（+）插槽，集电极插入（-）插槽，如系NPN 型三极管基极插入（-）插槽，集电极插入（+）插槽然后加不同偏压即可得出不同偏压下的电容值。

如测试二极管，则二极管的“+”极插入（-）插槽，“-”极插入（+）插槽，即可得出

不同偏压下的电容值。

B.粗调电位器“W1”及微调电位器“W2”的使用：

W2 的调节范围是0-V0(V0 在20V 以下，不同机器有些许差别)，可精确调节每0.1V。

当测试元件反向耐压在V0 以下，可将W1 左旋至尽，单独调节W2 即可。

当测试元件反向耐压在100V 以下，则需W1、W2 配合使用，请按以下步骤进行操作：首先测量20V 以下电容值：将W1 左旋至尽，单独调节W2 同时记录电容值，当W2

右旋到头时记下电压V1。

完成后再将W2 左旋至尽，然后慢慢右旋W1 使偏压电压值显示为V1，然后慢慢调节

W2，并记录电容值，当W2 右旋至尽时记下电压V2。

完成后再将W2 左旋至尽，然后右旋W1 使偏置电压显示为V2，然后慢慢调节W2，

重复步骤2 即可得出100V 以内的偏置电压下的电容值

五、思考题

1、什么是PN 结的电容效应？它有哪些应用？

注意事项

1、加偏置电压时，请不要用手触摸电极，以防触电

2、为保护下次测量的器件关机前请分别将W1、W2 左旋至尽，使偏置电压显示为0V。

08实验讲义（全）

第 111 页，共 254 页