C-V测量
各种各样的应用通常要在许多类型的器件上执行电容-电压(C-V) 和AC阻抗测量。例如，C-V 测量用来确定以下器件参数：
- MOSCAPs的栅极氧化物电容
- MOSFET输入和输出电容
- 太阳能电池的内建电场
- 二极管的多数载流子浓度
- BJT端子间的电容
- MIS电容器的氧化物厚度、掺杂密度和阀值电压
此前我们介绍了使用最新4215-CVU轻松测量飞法电容，这次聊聊怎样使用适当的测量技术和CVU电容电压单元进行最优的电容测量。
4215-CVU和4210-CVU都是适用于4200A-SCS参数分析仪的多频(1 kHz ~ 10 MHz) AC阻抗测量模块( 参见图1)，让用户能够轻松进行C-V 测量。这两种CVU 之间的差异在于测试频率数量和AC驱动电压。4215-CVU拥有10,000个不同频率，分辨率为1 kHz；4210-CVU拥有37个不同频率。4215-CVU的AC驱动电压范围是10 mV ~ 1 V rms，4210-CVU的AC驱动电压范围是10 mV ~ 100mV rms。
图1. 4200A-SCS 参数分析仪
CVUs采用独特的电路设计，通过Clarius软件控制，支持多种特性和诊断工具，确保测量结果的准确度达到最高。CVU拥有多种内置工具，如实时测量模式、开路/ 短路补偿、参数提取生成器、滤波、定时控制，并能够在软件中切换AC电流表端子。除这些工具外，它还采用适当的线缆和C-V测量技术，用户可以进行高度灵敏的电容测量。
CVU测量概述
图2是简化的4210-CVU和4215-CVU模型。器件的电容通过提供AC电压，测量AC电流和相位来确定，同时在器件中应用或扫描DC电压。
图2. 简化的CVU图
时域AC值被处理到频域中，生成相量形式的阻抗。我们可以使用下面的公式，从AC阻抗和测试频率中计算出器件电容：
CVU使用自动平衡电桥(ABB) 方法测量电容。ABB用来抵消DUT 一个端子( 如果AC电流表在LCUR上则为LPOT) 上已知频率的AC信号，以警戒杂散阻抗。这个AC接地会把CVU的LPOT保持在0 VAC，这样测试电路中的所有AC电流都会流到AC电流表，而不会经过测试电路中的任何并联电容。
根据测试设置，包括频率、AC驱动电压和电流范围，CVU可以测量皮法级到毫法级电容。用户指定的测试范围取决于被测器件和导出的参数。测试频率范围为 1kHz~10MHz。DC 偏置功能是 ±30V(60V差分 )。
测量模型和参数
DUT测量的典型模型通常是一条串联或并联电阻电容(RC) 电路。如图3中简化的模型所示，CVU既可以作为串联配置(RSCS) 测量DUT，也可以作为并联配置(RPCP) 测量DUT。
图3. 简化的测量模型
CVU可以测量和显示以下参数：
阻抗和相位角(Z,Theta)
电阻和电抗 (R+jX)
并联电容和电导(CP-GP)
串联电容和电阻(CS-RS)
并联电容和杂散因子 (CP-D)
串联电容和杂散因子(CS-D)
导纳和相位角(Y,theta)
图4. 阻抗的矢量图
通过使用Clarius内置的Formulator工具，还可以从测得的数据中简便地提取其他参数，如电感。图4中的阻抗矢量图显示了阻抗的基础公式。
AC阻抗测量系统
