ｐｎ接合容量測定実験装置の製作発表者：石田俊介指導者：前川公男教官目的 • 固体電子デバイスの基礎半導体のPN接合から発生する性質を利用している。 PN接合容量を測定する装置を設計、製作することが目標である。容量測定器の製作 • ダイオードに逆バイアス電圧を印加空乏層が発生、キャパシタの働きをする。ダイオードをコンデンサであるとみなし、静電容量を測定する装置を設計・製作する。ブリッジ回路を用いた容量測定器の設計 Cは誘電損と漏れ抵抗分を含む等価的に無損失の静電容量と純抵抗の組み合わせ（直列または並列）で表される！ダイオードをコンデンサとみなし、ブリッジ回路を用いて容量計を製作する。ブリッジ回路とは？図のような回路を考えたとき、各点をa,b,c,dとすると、 Vad = E・R2 / (R1 + R2) Vbd = E・R4 / (R3 + R4) ブリッジが平衡するとはVab = 0 であるから、Vab = Vad – Vbd = 0 これより、 R1 / R2 = R3 / R4 (ブリッジの平衡条件) ブリッジ回路が平衡すれば、試料ダイオードのCが分かる！ブリッジ回路を用いた容量計の設計回路図実験結果の考察 • a-GND間の電圧波形をオシロスコープで観測平衡点らしきものが観測されたが・・・ノイズなどにより正確な波形の観測は困難信号周波数成分のみ増幅できるような同調増幅器を設計する！並列T形回路とは？ • 並列T形回路を負帰還した回路は、特定の周波数で増幅度が最大になる特性を持つ。図. 並列T形回路並列T形回路を用いた同調増幅器の設計実験結果同調増幅器の周波数特性 25 20 最大で23.5[dB] G[dB] 15 60～80[dB] が理想的 10 5 0 1 10 100 1000 f[Hz] 10000 100000 よりゲインが大きい回路の設計が必要！並列T形回路を用いた同調増幅器その２実験結果同調増幅器の周波数特性その２ 45 最大で４３[dB] 40 35 G[dB] 30 容量計を接続して実験 25 20 15 10 5 0 100 1000 f[Hz] 10000 平衡点の観測が容易になった！考察 • なぜ完全な平衡点が取れなかったのか？容量計のブリッジ回路の設計に問題があったことが原因流れないと近似したダイオードの抵抗分に僅かな電流が流れ、完全な平衡が取れなくなった！！実際には、ダイオードの抵抗分と接合容量の二つについて平衡を取らなくてはならない！今後の課題（１）一段ではゲインが不足するのでOPアンプを二段にすること。（２）平衡を取るための可変抵抗のレンジを拡大化すること。（3）MIS容量直記装置やLCRメータの測定値との比較を行うこと。