半导体二极管中负电容的表征和测量

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1、天津大学硕士学位论文半导体二极管中负电容的表征和测量姓名：赵锋申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：王存达20030101摘要半导体二极管的电特性表征一直是一个非常重要的课题，但有关其正向交流特性的一般分析却很少见之于报导。迄今为止，已在很多半导体器件中观察到负电容现象，但是几乎所有报导中都未正确地区别表观电容和结电容，且采用不同方法测量的电容数据相去甚远，更难以同作者们提出的理论模型定量地符合。在本文中，我们详尽地搜寻和考察了已有的有关负电容的几乎所有的报导，总结了已取得的结果和尚存在的不足，重点放在对各种测试方法的分析和讨论上，并提出了一些改进意见。我们详尽地分析

2、了半导体二极管正向交流特性，给出了结电容及其它一些参数在各种条件下的表达式。我们发现，在正向偏压下，交流特性的实部和虚部总是紧密联系在一起的，必须同时测量，一并计算。利用我们提出的方法，我们测试了GaN基肖特基二极管和发光二极管的正向交流特性，发现在较大电压下它们大都呈现负电容现象。一般说来，频率越低，电压越高，负电容现象越明显。肖特基二极管负电容可能与陷阱效应有关，GaN基发光二极管的负电容效应则很可能与发光有关。实验结果表明，本文提出的方法是可靠、灵敏的，它有望在器件的应用和理论研究上发挥更重要的作用。关键词：GaN，肖特基，发光二极管，结电容，负电容ABSTRACTEle

3、ctricalcharacterizationofsemiconductoriSalwaysanimportantresearchfield．ButweseelittleofpublishedreportaboutthenormalanalysisofelectroniccharacterizationofsemiconductorwithACsignalatforwardbias．Uptono、v-thephenomenaofnegativecapacitancehavebeenfoundinmanysemiconductordevices．Butmostoftherepor

4、tscouldn’tdifferentiatejunctioncapacitancefromapparentcapacitance．Thedataofcapacitanceinthesereportsshowmuchdifferencefromeachother,andtheycannotbecoincidentquantitativelywiththeidealmodelbuiltbytheauthors．Inthisthesis，wesearchedandstudiedalmostallthereportsaboutnegativecapacitance，revieweda

5、chievementsandlimitsinthesereports．Weputouremphasisonthediscussionandanalysisaboutthetestmethods，andgavesomesuggestiontoimprovethesemethods．WeanalyzedtheelectricalcharacterizationofsemiconductorwithACsignalatforwardbiasdetailedly,showedtheexpressionsofjunctioncapacitanceandotherparametersatd

6、ifferentconditions．Andwefoundthattherealandimaginarypartshaveverycloserelationandneedtobetestedandcalculatedtogether．Withourmethod，wetestedtheelectricalcharacterizationofGaN-baseddiodeandlight—emittingdiodewithACsignalatforwardbias，andfoundmostofthediodeshavephenomenaofnegativecapacitance．Co

7、mmonly,thelowerisfrequencyandthehigherisvoltage，thephenomenaofnegativecapacitancearemoremarkable．NegativecapacitanceofSchottkydiodewouldberelatedwithtrapeffect，andmaybenegativecapacitanceofGaN—baseddiodecouldbeduetoluminescence．Theresultofourexperi