电容-电压测量技术、技巧与陷阱(下)

时间:2010-09-30

     刊登在上一期的《电容-电压(C-V)测量技术与技巧(上)》,讨论了如何针对特定的应用选择合适类型的C-V测量仪器,并探讨某些C-V测试的典型功能和参数提取限制、连接探针台以及校正探针尖的技巧。这里将探讨识别和校正典型C-V测试误差的方法。

  常见C-V测量误差

  偏移和增益误差(如图7所示)是C-V测量中常见的误差。X轴以对数标度的方式给出了电容的真实值,大小范围从皮法到纳法。Y轴表示系统实际测量的值,包含测量误差。如果测量系统是理想的,那么所测出的值将与真实值完全匹配,可以画成一条具有45度角的直线,如图7中黑色的线所示。实际上,增益和偏移误差(蓝线和红线)总会存在因此必须进行校正。

  由于坐标轴是对数形式的,所以蓝线所示的偏移误差就表示小电容上的小误差以及大电容上的大误差。由于偏移误差变化大,校正这种误差必须注意两个方面。当测量很小的电容(<10pF),即大阻抗时,的校正方法是“开路校正”。当测量较大的电容(高达10nF),即小阻抗时,采用“短路校正”。

  图7中还给出了增益误差,以红线所示。增益误差的变化取决于所测电容的大小,它们相比偏移误差更难以校正。“负载校正”是校正增益误差的一种方法。进行负载校正时需要连接一个已知的标准负载壁并测量它,然后计算比值使得测量的值与已知的负载相匹配。负载校正的局限性在于,当负载大小接近于待测器件时,它的效果。例如,如果想测量10MHz下的一个5pF电容,这表示负载约为3千欧姆,那么校正这一测量就需要找到3千欧姆的标准负载。如果待测器件的尺寸变化很大(通常就是如此),这样做就不切实际了,因此负载校正方法实际上不适用于一般的实验室应用。

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