使用电容电压单元 进行飞法(1e-15F) 电容测量

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。如果没有使用适当的仪器和测量技术，我们很难测量这些非常小的电容。

通过使用工具， 如选配CVU 电容电压单元的参数分析仪，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。

本文介绍怎样使用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。如需了解怎样进行电容测量，包括线缆和连接、定时设置、保护和补偿，可以参阅应用指南进行最优电容和AC 阻抗测量或联系工程师。

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100W。并联的两条100W 电缆的特性阻抗是50W，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。

图1 显示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)。

图2 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1 MHz 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。

首先， 电容的决定式为：C=εS/4πkd 。

其中，ε是一个常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离，k则是静电力常量。

我们将你说的空气等效视为真空， 一半的空间置换为半导体， 实际改变的只有 d .

所以d减小为原来的1/2， 电容容值增大到原来的2倍。

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