在片电容测量系统溯源及测量方法研究北大核心CSCD

针对在片电容参数溯源及测量不准确问题,提出一种溯源及测量方法,通过在片形式的直通线将测量结果与成熟的四端对标准电容器的量值联系起来,实现了在片电容参数的溯源。通过定量研究干扰回路对测量结果的影响,对探针系统及测量线缆的影响进行修正,准确测量在片电容值,使得测量数据的准确性可验证,计量级在片电容测量系统测量准确度提高0.08%。     

PCM设备电容参数整体校准方法研究

半导体行业中普遍使用的工艺过程监控设备(PCM设备),是芯片产品中测环节必不可少的测量设备。PCM设备电容参数的准确测量，是保证与电容制作相关工艺参数的重要手段。针对国内PCM设备电容参数暂无溯源途径现状，根据其测试原理，研究了基于在片电容标准件的整体无损校准方法。采用增加绝缘层的半导体工艺，研制了高稳定性、频响至1 MHz、电容低至0.5 pF的在片电容标准件，满足了国内PCM设备电容参数自动校准需求，测量不确定度优于1%。研究了PCM设备电容参数溯源方法，从而保证了芯片产品PCM图形电容量值测量结果的准确一致，提高了计量效率。     

测量围护结构含水率的同面散射场式电容传感器设计

目前常用的测量含水率的方法有微波法、红外线法和电容法.由于基于电容法的传感器具有分辨力高、响应速度快、体积小、结构简单等优点,被广泛应用.针对围护结构含水率测试深度的要求和测试特点,本文通过仿真和实验,对同面电容传感器探头的结构尺寸进行了优化设计,并采取了保护电极以提高其抗干扰能力;运用改进的充放电电容检测电路,设计出一种测量围护结构含水率的新型同面散射场式电容传感器,该传感器具有宽范围的测试深度和较高的测试灵敏度.     

基于远距离小电容变化量测试系统的标定及应用

正一、前言大部分电容式传感器测量的电容变化量都很小,尤其是远距离测试电容变化量时,还有传输线路的干扰,这对测量电容变化量的测试系统提出了很高的技术要求。首先能远距离测量电容变化量,且能够分辨出0.01pF的电容变化量;其次要满足远距离测量所需的抗干扰能力。远距离小电容变化量测试系统,实现只通过测量电缆传输电容变化量,完成远端对电容变化量进行测量。     

MEMS在片测试系统电容参数校准技术研究

正一、引言MEMS晶圆片测试是MEMS传感器产品整个工艺流程中必不可少的重要环节,MEMS在片测试系统就是为适应晶圆片测试的特殊需求而专门配备的测试设备。该类设备的集成度和自动化程度高,能够根据需要对晶圆片上的MEMS器件芯片进行多参数的检测,测量准确度高。在片电容是MEMS晶圆片测试的核心参数,其准确程度直接影响MEMS器件的质量,因此保证在片电容参数校准的准确度至关重要。在片测试系统的电容参数技术指标如表1所示。     

测量含湿多孔介质局部含湿量的针型电容法

发展了一种能够测量含湿多孔介质局部含湿量的针型电容法。通过采用针型电容传感器和能够测量微小电容变化的测量电路，采取减少介质损耗的有效措施，使测量的灵敏度，稳定性和空间分辨率均达到了较高的程度。实验结果表明，针型电容法灵敏度高，线性度好，可为含湿多孔介质局部含湿量的测量提供一种测试手段。     

X射线衍射法测量电容传声器的膜片张力

为满足电容传声器膜片张力的直接测量需求,利用X射线衍射法对处于不同张力大小的电容传声器膜片进行测量,并与静电激励谐振法的张力计算值进行比较。结果表明,两者呈现相同的趋势并具有较好的一致性。通过传声器频率响应计算得到的谐振频率包含了电容传声器膜片后空腔等结构部件的影响,其测量值略高于膜片自由振动的谐振频率,因此X射线衍射法的测量结果略低于根据谐振频率计算的张力值。最后通过系列试验进一步验证了膜片张力对电容传声器电声特性的影响。     

fF量级在片小电容定标方法及不确定度评定

文章根据集成电路在片测试系统的组成结构和工作原理,以研制的集成电路fF （飞法）级在片小电容标准样片为基础,设计并制备了10 fF～500 fF系列在片小电容标准样片,处于国内领先水平。在有效减小电缆、探针影响的同时,研建了集成电路在fF级片小电容定值装置,研究了集成电路fF级在片小电容定标方法及不确定度评定。该方法可用于14 nm以下集成电路FinFET、 GGAFET器件及碳纳米管等新结构、新原理器件的研发过程中,确保超先进工艺制程研发中小于1 pF量级在片电容量值的准确可靠。     

平面电容传感器热障涂层缺陷检测系统

为有效检测热障涂层的缺陷,研究基于平面电容传感器的缺陷检测系统。该文对用于热障涂层缺陷检测的平面电容传感器的工作原理进行分析,结合热障涂层的结构,利用COMSOL有限元仿真软件对传感器结构进行优化设计,设计微小电容检测电路,并通过复导纳的方法提取检测信息,搭建热障涂层缺陷检测系统,并对系统的性能进行测试。实验测试中对3种不同厚度的氧化铝陶瓷片进行复导纳的检测,通过对检测结果进行数据分析更易区分不同厚度的陶瓷片,即基于平面电容传感器的缺陷检测系统可以有效检测出热障涂层的厚度变化缺陷。     

变压器入口电容测量方法探析

该文开展了变压器入口电容测量试验技术研究工作,将目前测量变压器入口电容常用的2种方法进行对比：方波脉冲信号法和冲击脉冲信号法阐述了2种测量原理的差异性,并在1台220kV电压等级电力变压器上进行测量,对比测量结果,发现使用冲击脉冲信号法测量的电容更接近变压器遭受雷电波入侵时的入口电容。该文设计了一种变压器入口电容测量试验方法,提出在试验时施加波形波前时间应为0.8μs～1.0μs,按照该方法对几种典型结构的变压器进行了测量,提供了测量结果供读者参考,具有一定的工程实践意义。     

微小电容测量仪500fF/1MHz溯源方法研究

fF量级高频微小电容测量在军工电子产品领域有着重要作用,针对微小电容测量仪500fF/1MHz点无法溯源的现状,研制了惰性气体封装的500fF高频标准电容器作为传递标准。建立高频小电容测量模型,基于“反算法”估算出500fF高频标准电容器分布参数,称作“理论推导”溯源方案,不确定度优于0.15%;利用3台同等量级的高频微小电容测量传递标准,称作“计量比对”溯源方案,不确定度优于0.07%。利用以上2种方案对同1台仪器开展溯源,实验数据结果基本一致,能够满足用户使用要求,为更低容值、更高频率的微小电容的溯源提供了可参考的路径。     

在片校准件参数定值方法

为解决在片校准件长时间使用后,由于参数定值发生偏差,导致测试结果不准的问题,针对在片校准件的等效电路模型,提出了一种参数定值方法。通过测试在片校准件S参数、长度和电阻的方法,对特征阻抗、开路电容、短路电感、负载电阻和电感、直通延时和损耗准确定值。在100MHz~67GHz频段范围内,用定值后的在片校准件进行了试验分析,结果表明:与使用出厂值相比,重新定值后的在片校准件测试结果更接近被测件的实际值。     

宽带在片SOLT校准件研制及表征

针对在片S参数校准,设计制作GaAs衬底SOLT校准组件,通过计算方法对校准组件中直通、开路、短路和负载校准件中偏置传输线的时延和损耗进行定义,运用基于NIST multiline TRL校准的测量方法对校准组件中开路校准件电容和短路校准件电感参数进行提取,结合直流电阻测试法测试负载阻值大小,实现对SOLT校准组件的完整表征。最后用自行研制并表征的SOLT校准组件校准在片S参数测试系统,通过测量无源器件验证校准效果,将测量结果与NIST multiline TRL校准后的测量结果比较,在20 GHz内传输幅度最大偏差0.1 dB,传输相位最大偏差3.5°。     

双谐振小电容测试方法研究

提出一种两次谐振的小电容测试方法,它能有效地抑制分布电容的影响。给出了测试系统结构和支持结论的实验数据。     

一种提高薄膜厚度测量灵敏度的方法

针对薄膜材料厚度无损测试技术,提出一种三电极平行板电容传感器薄膜测厚方法。具体采用了三电极平行板电容器结构,该电容传感器含有三个相同的几何尺寸是毫米级的平板电极探头,电极之间的间距可变。依据电容原理和保角变换方法建立理论模型。通过Fortran语言编写算法,将得出的计算结果与传统方法进行比较。结果表明用此方法检测薄膜厚度变化,不仅继承了传统电容测厚技术具有的结构简单,操作快捷,便于控制,低功耗,低成本等优点,还大大提高了薄膜厚度检测的灵敏度。     

薄膜电容真空计电源的研究

介绍了利用交流电桥和相敏检波（PSD）原理设计的薄膜电容真空计电源的电路实施方案、主机电路结构和实测性能，对其中关键的小电容测量方法进行了深入的研究，在8h内测量，电容差值的漂移可小至10－3pF。主机结构采用微机控制和真空计模块化设计，可构成复合真空计或用于组装其他真空计。初步测试结果表明，这种真空计用单规管可以实现从大气至1Pa，覆盖五个数量级的真空度测量。     

重新评价基于充放电原理的微电容测量电路

基于充放电原理的电容测量电路是目前微电容测量中广泛采用的一种测量电路，其最大的特点是电路具有抗分布电容特性且简单实用。本文对基于充放电原理的微电容测量电路进行了深入研究，利用微分方程的数值解法，通过计算机仿真得到了各种参数对电路的影响。     

一种对在片测量系统中串扰误差进行修正的新型校准方法

现有高频段在片S参数校准方法有16-term误差模型校准方法和基于多线TRL的二次串扰修正算法,它们对测试系统之间的串扰误差进行了较好的表征。提出了一种新型校准方法,即把测试系统之间的串扰等效为一个与被测件并联的二端口网络。整个校准方法一共分为两步,第一步采用常规的SOLR校准方法得到基本8项误差模型,第二步通过测量一个串扰标准件(可以是SOLR中的开路校准件)完成对串扰误差的表征。仿真和测试结果表明,新型校准方法准确度可达到16-term误差模型的准确度,并对串扰误差具有相当的抑制效果。同时,新模型方法只需使用4个校准件,数量少于传统16-term误差模型方法,在保证准确度的前提下,提高了测试效率。     

两相流电容层析成像系统

本文较系统地介绍了电容层析成像系统结构原理,包括抗杂散电容影响的微小检测技术,并行数据采集与处理单元设计以及基于总变差正则化的图像重建算法.与此同时,结合研制的双截面电容成像系统进行试验研究,结果表明该系统不仅可给出实时流型识别,同时能输出表征的特征参数.     

电容层析成像系统中电容传感器参数优化设计

电容层析成像系统中,图像重建的质量主要依赖于电容敏感场分布的均匀性,这一性质又由传感器的几何和材料参数决定,因此传感器的设计尤为重要．根据敏感场颁上的均匀性,灵敏程度和电容测量技术,确定了传感器的优化参数;在多因素轮换的基础上,采用正交设计法进行电容传感器参数的计算机辅助设计,从而快速地获得一组最优参数．在实际应用中,概据此优化参数制造的电容传感器获得了较为理想的重建图像．