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测量难题:如何测量容值极小的电容?


  来源: 泰克科技 时间:2020-06-05 编辑:清风
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测量难题

如何测量容值极小的电容?

半导体电容一般是皮法(pF)级或纳法(nF)级。许多商用LCR或电容表可以使用适当的测量技术测量这些值,包括补偿技术。但是,某些应用要求飞法(fF) 或1e-15 级的非常灵敏的电容测量,包括测量金属到金属电容、晶圆上的互连电容、MEMS器件如开关、或者纳米器件上端子间的电容。

通过使用工具,如选配4215-CVU电容电压单元(CVU) 的Keithley 4200A-SCS参数分析仪,用户可以测量各种电容,包括<1 pF的超低电容值。CVU设计有独特的电路,通过Clarius+软件进行控制,支持多种特性和诊断工具,确保最精确的测量结果。通过使用这个CVU及适当的技术,用户可以实现超低电容测量,支持几十阿法(1e-18F)的噪声。

本篇应用指南介绍了怎样使用4215-CVU电容电压单元进行飞法电容测量,包括怎样进行正确的连接,怎样在Clarius软件中使用正确的测试设置来获得最好的测量结果。


连接器件

正确连接被测器件(DUT) 对进行灵敏的低电容测量至关重要。

为获得最好的测量结果,应只使用随机自带的红色SMA电缆把CVU连接到DUT。红色SMA电缆的特性阻抗是100Ω。并联的两条100Ω电缆的特性阻抗是50Ω,这是高频源测量应用的标准配置。随机自带的附件可以使用BNC或SMA连接连到测试夹具或探头。使用随机自带的扭矩扳手,紧固SMA电缆连接,确保接触良好。


上图显示了2线传感的CVU配置。HCUR和HPOT端子连接到BNC T形装置连接,构成CVH(HI);LCUR和LPOT连接在一起,构成CVL*LO)。

上图是DUT 4线传感实例。在本例中,HCUR 和 HPOT 端子连接到器件的一端,LPOT 和 LCUR 端子 连接到器件的另一端。我们使用到器件的 4 线连接, 通过尽可能靠近器件测量电压,来简化灵敏的测量。

不管是2线传感还是4线传感,同轴电缆的外部屏蔽层必须尽可能近地连接到器件上,以使屏蔽层的环路面积达到最小。这降低了电感,有助于降低谐振效应,这种效应在1MHz以上的频率时可能会带来负担。

所有电缆要固定好,避免移动,因为在执行偏置测量和实际DUT 测量之间发生的任何移动,都可能会略微改变环路电感,影响补偿的数据。

在测量非常小的电容时,DUT屏蔽变得非常重要,以降低由于干扰引起的测量不确定度。干扰源可以是AC信号,甚至是物理移动。金属屏蔽层应封闭DUT,连接到同轴电缆的外壳上。

对低电容测量,最好使用4线传感,但如果电缆较短,并采用了补偿技术,使用2线传感也能实现最优测量。


关键词:测量 电容 飞法电容测量    浏览量:952

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