鎖相放大器SR860在電容-電壓（C-V）特性測(cè)量中的連接方法

在半導(dǎo)體器件與材料表征中，電容-電壓（C-V）特性測(cè)量是分析載流子濃度、界面態(tài)密度及氧化層質(zhì)量的重要手段。鎖相放大器SR860憑借其高靈敏度、優(yōu)異的噪聲抑制能力與寬頻帶響應(yīng)，成為實(shí)現(xiàn)高精度C-V測(cè)量的核心工具。其連接方法需結(jié)合交流激勵(lì)、偏置電壓掃描與電容信號(hào)解調(diào)，具體連接步驟如下：

1. 激勵(lì)信號(hào)連接 將SR860的“SINE OUT”端口連接至待測(cè)器件（DUT）的高頻交流激勵(lì)輸入端。該正弦信號(hào)作為小信號(hào)調(diào)制源，頻率通常設(shè)為1 kHz至100 kHz，幅值控制在10–50 mV范圍內(nèi)，以避免非線性響應(yīng)。該信號(hào)通過(guò)串聯(lián)電容或直接注入至DUT的電容結(jié)構(gòu)，用于探測(cè)微小電容變化。

2. 直流偏置電壓疊加 C-V測(cè)量需掃描直流偏壓以獲得不同電壓下的電容值。使用可編程直流電源或函數(shù)發(fā)生器輸出線性斜坡電壓，通過(guò)一個(gè)低通濾波網(wǎng)絡(luò)（如RC低通）與交流激勵(lì)信號(hào)合成。通常將直流偏置通過(guò)一個(gè)大電阻（如100 kΩ）疊加至DUT的控制端，確保直流電壓可調(diào)且不影響交流信號(hào)通路。

3. 電容檢測(cè)與信號(hào)拾取 在MOS結(jié)構(gòu)或p-n結(jié)電容測(cè)量中，電容變化體現(xiàn)為位移電流。將DUT的另一端連接至電流-電壓轉(zhuǎn)換電路（跨阻放大器），或直接接入SR860的輸入端。若采用“電壓法”測(cè)量，可通過(guò)一個(gè)已知參考電容構(gòu)成分壓網(wǎng)絡(luò)，拾取隨被測(cè)電容變化的交流電壓信號(hào)，并送入SR860的“INPUT A”端。

4. 參考信號(hào)同步 將SR860的“SINE OUT”信號(hào)同時(shí)接入其“REFERENCE IN”端，或設(shè)置內(nèi)部參考模式，確保解調(diào)相位鎖定于激勵(lì)信號(hào)。通過(guò)調(diào)節(jié)“Phase”參數(shù)使測(cè)量信號(hào)處于最大靈敏度方向（通常為0°或180°），以準(zhǔn)確提取電容分量。

5. 信號(hào)輸入與測(cè)量配置 將檢測(cè)到的交流信號(hào)接入SR860輸入端，選擇“Voltage”或“Current”輸入模式，根據(jù)信號(hào)大小設(shè)定合適的靈敏度與時(shí)間常數(shù)（建議100 ms–1 s以平衡響應(yīng)速度與噪聲）。啟用X-Y模式或R-θ模式，其中X分量（同相）對(duì)應(yīng)電容變化，Y分量（正交）可用于補(bǔ)償寄生電感或相位漂移。

6. 數(shù)據(jù)采集與C-V曲線生成 同步記錄直流偏壓值與SR860輸出的X信號(hào)，通過(guò)外部控制器（如LabVIEW或Python）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃描與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。最終以偏壓V為橫坐標(biāo)，電容響應(yīng)X為縱坐標(biāo)，繪制出完整的C-V特性曲線。

注意事項(xiàng)：

● 使用屏蔽線減少電磁干擾；

● 校準(zhǔn)系統(tǒng)零點(diǎn)電容與相位偏移；

● 對(duì)高頻測(cè)量需考慮電纜分布參數(shù)影響。

正確連接SR860，可實(shí)現(xiàn)亞飛法拉級(jí)電容變化的精準(zhǔn)檢測(cè)，為半導(dǎo)體器件物理分析提供可靠數(shù)據(jù)支撐。