驱动级电容分析（Drive level capacitanceprofiling，DLCP）是一种专门为非晶态和多晶材料研究开发的电容电压表征技术。DLCP能够在存在深能级态时，准确地确定半导体中的电荷载流子密度。它可以像导纳光谱一样，通过改变交流信号的频率获得缺陷的能量分布，通过改变所施加的直流偏置来获得空间分布。另外它是一种严格的动态测量。由于C-V配置文件中记录的稳态行为会被丢弃，因此，它对接口状态不敏感。在标准C-V曲线中，电荷响应假定为线性（dQ=CdV），而在DLCP曲线中，由于使用的交流信号幅度明显较大，电荷响应具有非线性行为（dQ=C₀dV+C₁（dV）²+C₂（dV）³）^[1]

这篇文章将介绍如何用MFIA阻抗分析仪在LED设备上进行DLCP测量。

DLCP技术将载流子分为两类：1、界面状态不足以响应Vac，2、界面状态不足以响应间隙状态。其所有的界面状态都位于距半导体结位置一定距离内，为了保持该距离恒定，必须输出一个具有恒定最大电平的电压。也就是说在DLCP中，当直流偏置（Vdc）被扫描时，交流测试信号（Vac）需要相应地增加或减少。

因此，在MFIA的MF-PID选项中，设置比例增益P，I和D均为0。通常，P设置为均方根（RMS）和峰值电压之间的转换因子：√2=1.414，如图1所示。其中通道3中的输入“DemodX”表示Vac（如果未安装MF-MD选项，这里会显示是通道2）。默认的input是DemodR，但它不能是负数，所以改为“DemodX”。输出中的“shift”表示Vdc。最终，图1中只包含P的反馈如下：

输出电压是Vdc和Vac的峰值总和，即：

因此，Vac的设定值仅决定了最大输出电平。在我们的例子中，为了将其保持在-50mV，将-50mV/1.414=-35.4mV填入“DemodX”。

图 1MFIA的PID设置

图2显示了DLCP的结果：当Vac被扫描时，最大输出电平固定在-50mV，而正弦波的幅度不断增加。

图 2 LabOne屏幕截图。直流偏置和交流测试信号同时变化，最大输出电压保持在50mV的恒定值。频率为1kHz（此测量需要MF-PID选项）

与标准C-Vdc测量相比。由于在标准C-Vdc测量中，Vac是保持恒定的，而半导体LED具有高阻性，所以在反向偏置中，一个小数值的Vac只能产生少量电流，从而导致在电容测量中会存在噪声。如图3所示。 

图3LabOne 屏幕截图。显示了C-Vdc的测量结果，其中交流测试信号设置为10mVpk，直流偏置在-60mV和-360mV之间扫描。频率为1kHz（没有使用MF-PID选项）

与C-Vac测量相比。在小扰动假设中，半导体器件的电容在固定反向偏置时保持恒定。在图4中看到，即使Vac值等于300mV，测得的电容也仅略有增加（增加0.1%），这个结果通常不太有用。

 图4LabOne屏幕截图。显示了C-Vac的测量结果，其中直流偏置设置为-360mV，交流测试信号在10mVpk和300mVpk之间扫描。频率为1kHz（没有使用MF-PID选项）

总结下来，我们描述了在用MFIA在半导体LED上完成DLCP测量的过程^[2]。与标准C-V相比，DLCP在存在深电平状态且电容相对于交流测试信号（Vac）变化（甚至可能是非线性）时非常有用。与另一种常用的半导体表征技术深层次瞬态光谱（DLTS）相比，DLCP的时间分辨率会低，但DLCP不依赖于电容的相对变化，因此通过探测绝对值能够获得更高的精度。

[1] Wikipedia.Drive-level_capacitance_profiling

[2] Zhinst.Setting Up Drive Level Capacitance Profiling Measurements