C-V特性曲线

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C-V特性曲线（电容电压特性曲线）是用来测量半导体材料和器件的一种方法。当所加电压改变时，电容被测出。方法是使用金属-半导体结（肖特基势垒）或者PN结或者场效应管来得到耗尽层（其中载流子被全部抽走，但仍然有离子化的施主或晶体缺陷）。当电压改变时，耗尽层深浅也发生变化。

应用[编辑]

该测量方法可以得到关于半导体掺杂，晶体缺陷之类的特性。

场效应管在不同栅极厚度下的C-V特性曲线。

金属-氧化物-半导体结构的C-V特性[编辑]

金属-氧化物-半导体结构是MOSFET的一部分，用来控制晶体管沟道中势垒的高低。

对于一个n通道MOSFET来说，该结构的工作特性可分为三个部分，分别与右图对应：

累积区 (Accumulation region)[编辑]

当施加 VGB < 0 时，在n区域的表面会形成一个p通道。 电洞浓度的增加意味着电容增加，如附图C-V曲线左侧部分所示。

空乏区(Depletion region)[编辑]

当一个小的正电压VGB > 0施加在闸极与基极端（如图）时，价带边缘被推离费米能阶，此时基体的电洞远离闸极, 电洞浓度减少，造成低载子浓度, 此时电容变低（如C-V曲线中间所示）。

反转区(Inversion region)[编辑]

当VGB > 0 且够强时，接近闸极端的电子浓度会超过电洞。这个在p-type半导体中，电子浓度（带负电荷）超过电洞（带正电荷）浓度的区域，便是所谓的反转层（inversion layer），如C-V曲线右侧所示。

MOS电容的特性决定了金氧半场效晶体管的操作特性，但是一个完整的金氧半场效晶体管结构还需要一个提供多数载流子（majority carrier）的源极以及接受这些多数载子的汲极。

参考文献[编辑]

  • J. Hilibrand and R.D. Gold, "Determination of the Impurity Distribution in Junction Diodes From Capacitance-Voltage Measurements", RCA Review, vol. 21, p. 245, June 1960
  • Alain C. Diebold (Editor) (2001). Handbook of Silicon Semiconductor Metrology. CRC Press. pp. 59–60. ISBN 0-8247-0506-8.
  • E.H. Nicollian, J.R. Brews (2002). MOS (Metal Oxide Semiconductor) Physics and Technology. Wiley. ISBN 0-471-43079-X.
  • Andrzej Jakubowski, Henryk M. Przewłocki (1991). Diagnostic Measurements in LSI/VLSI Integrated Circuits Production. World Scientific. p. 159. ISBN 981-02-0282-2.
  • Sheng S. Li and Sorin Cristoloveanu (1995). Electrical Characterization of Silicon-On-Insulator Materials and Devices. Springer. Chapter 6, p. 163. ISBN 0-7923-9548-4.
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