MOS커패시터(MOScapacitor) 커패시턴스(capacitance) 측정 및 RLC 측정 장비 이론

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최초 등록일
2019.02.24
최종 저작일
2018.10
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목차

1. Capacitance
2. Impedance
3. Capacitance 측정 원리
4. CV/DC
5. CV측정 과정
6. N OR P type에 따른 CV곡선
7. Cs, Cp, D, Q
8. 주파수, Bias, Voltage level
9. C-V Curve 해석
10. 기판의 도핑농도 구하기
11. SiO2 두께
12. 설계값과 측정값간의 오차 원인 분석
13. 설계치와 측정치 오차 최소화

본문내용

여기서 유전체란 내부에 자유전하는 존재하지 않고 강하게 속박되어 있는 전하만이 존재하는 물질이다. 이 때 전기장을 가하게 되면 속박되어 있는 전하들이 쌍극자들이 양전하와 음전하로 분극된다. 이 분극되는 정도를 유전율로 수치화한 것이다. 공기를 1로 가정하여 전도체 사이에 유전체가 존재하면 전계가 인가되면 내부 속박 전하들이 분극되어 더 큰 커패시턴스 값을 얻을 수 있다. 이 때 분극되는 현상을 유전분극이라 한다.
분극의 종류에는 전자분극, 공간전하분극, 이온분극, 쌍극자분극(배향분극)이 있다. 전자분극은 말 그대로 전자가 분극되는 현상이다. 원자 차원에서의 전자구름들의 중심이 한쪽으로 이동하면서 분극이 되는데 이렇게 생긴 모멘트는 매우 작아서 분극의 크기도 작아진다. 하지만 고주파수에서의 전기장 변화에도 위상차 없이 빠르게 응답할 수 있는 특징이 있다.
이온분극은 이온재료, 즉 양이온과 음이온이 존재하는 물질에서의 분극이다. 대표적으로 세라믹재료 내에서 생기는 분극인데, 전기장을 가할 시 이온간의 결합길이의 변화로 쌍극자 모멘트가 생기게 된다. 재료의 구조에 따라서 양이온과 음이온이 움직일 수 있는 범위가 다양하기 때문에 높은 유전율을 가질 수 있다. SIO2도 세라믹 재료이기에 이온분극 현상이 발생한다.
배향분극은 물, NH3, 알코올과 같이 영구 쌍극자 모멘트를 가지고 있는 물질에서 나타난다. 전계가 존재하지 않으면 각 쌍극자들이 무질서하게 배향되어 있어 결국 모멘트가 상쇄된다. 하지만 전계를 하게 될 시 외부 전기장 방향으로 쌍극자 모멘트가 분극된다. 이 때 온도가 증가하면 열적 진동으로 인하여 분극이 감소되는 경향이 있다.
공간전하분극이란 polycrystal 고체에서 재료 내의 이동가능한 전하가 전기장을 통해 재료 내의 계면으로 인해 차단될 때 발생한다. 결정 내의 전자들이 조금씩 이동하여 분극을 형성해 유전율을 크게한다. 이런 식으로 재료의 특성에 따라 분극의 종류가 다르며 많은 종류의 분극이 될수록 더 큰 유전율을 가지게 되고 커패시턴스 값이 커지게 된다.
이러한 유전율은 온도와 주파수에 따라 그 크기가 달라지게 된다. 주파수가 빨라지게 되면 그 빠르기에 따라 전하가 반응하지 못하는 경우가 생긴다.

참고 자료

없음
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