Overzicht
Een diode is een halfgeleider dat licht omzet in stroom.De fotodiode accepteert de lichtenergie als input om elektrische stroom te genereren. Fotodioden worden ook bekend als fotodetectoren, fotosensoren of fotodetectoren, veel voorkomende zijn fotodioden (PIN), lawinefotodiode (APD), single-photon lawine diode (SPAD),siliciumfotomultiplier (SiPM / MPPC).
Fotodiode (PIN), ook wel PIN-koppelingsdiode genoemd, waarbij een laag I-type halfgeleider laag in het midden van de fotodiode PN-koppeling is, kan de breedte van het uitputgebied vergroten,het effect van de diffusiebeweging verminderen en de responssnelheid verbeteren. Vanwege de lage dopingconcentratie van deze incorporatieschaal, bijna intrinsieke halfgeleider, het heet I-laag, dus deze structuur wordt PIN-fotodiode;
Avalanche photodiode (APD) is een fotodiode met een interne winst, het principe vergelijkbaar met een fotomultiplier buis.interne stroomwinst van ongeveer 100 kan in de APD worden verkregen door gebruik te maken van het effect van ioniseringsbotsing (lawinesafbraak);
Een enkele foton lawine diode (SPAD) is een foto-elektrische detectie lawine diode met een enkele foton detectie mogelijkheid die in APD (Avalanche Photon Diode) in Geiger modus.Toegepaste Raman spectroscopie, positronenemissietoomografie en fluorescentie levensduur beeldvorming gebieden;
Silicon fotomultiplier (SiPM) is een soort van werken op de lawine afbraakspanning en heeft de lawine blussen mechanisme van de lawine fotodiode array in parallel,met een uitstekende resolutie van het fotonnummer en een enkele foton detectie gevoeligheid van silicium dimlicht detector, met hoge winst, hoge gevoeligheid, lage biasspanning, niet gevoelig voor magnetisch veld, compacte structuur.
PIN-fotodioden hebben geen vermenigvuldigende werking en worden vaak toegepast in het detectieveld van korte afstand.De typische toename van APD is momenteel 10-100 keer zo groot als de gemiddelde toename van APD., moet de lichtbron aanzienlijk worden verhoogd om ervoor te zorgen dat de APD een signaal heeft tijdens de test op lange afstand,SPAD single-photon lawine diode en SiPM / MPPC silicium fotomultiplier bestaan voornamelijk om het oplossen van de gain capaciteit en de implementatie van grote grootte arrays:
1) SPAD of SiPM/MPPC is een APD die in Geiger-modus werkt, die een winst van tientallen tot duizenden malen kan verkrijgen, maar de kosten van het systeem en het circuit zijn hoog;
2) SiPM/MPPC is een matrixvorm van meerdere SPAD's, die een hoger detecteerbaar bereik kunnen verkrijgen en kunnen worden gebruikt met een matrixlichtbron via meerdere SPAD's,dus het is gemakkelijker om CMOS technologie te integreren en heeft het kostenevoordeel van de massaproductie schaalBovendien, omdat de SiPM-operatiespanning meestal lager is dan 30 V, is er geen hogespanningssysteem nodig, gemakkelijk te integreren met reguliere elektronische systemen,De interne miljoen-niveau winst maakt ook SiPM vereisten voor de back-end leescircuit eenvoudigerOp dit moment wordt SiPM op grote schaal gebruikt in medische instrumenten, laserdetectie en -meting (LiDAR), nauwkeurige analyse,
De Commissie is van mening dat de in het kader van het programma voor onderzoek en technologische ontwikkeling ontwikkelde technologieën in de sectoren radioactieve monitoring, veiligheidsdetectie en andere gebieden, met de voortdurende ontwikkeling van SiPM, zullen worden uitgebreid naar meer gebieden.
Foto-elektrische test met fotodetector
De fotodetectoren moeten in het algemeen eerst de wafer testen en vervolgens na de verpakking een tweede test op het apparaat uitvoeren om de definitieve kenmerkanalyse en sorteeroperatie te voltooien.wanneer de fotodetector werktDe geproduceerde elektron-gatparen worden geïnjecteerd om de gefotogenerateerde drager te voltooien.Dus fotodetectoren werken meestal in de omgekeerde staat.Tijdens het testen wordt meer aandacht besteed aan parameters zoals donkere stroom, omgekeerde breukspanning, verbindingscapaciteit, respons en crosstalk.
Gebruik de digitale bronmetingsmeter
Charakterisering van de foto-elektrische prestaties van fotodetectoren
Een van de beste instrumenten voor het karakteriseren van foto-elektrische prestatieparameters is de digitale bronmeter (SMU).Digitale bronmeters als onafhankelijke spanningsbron of stroombron, kan een constant spannings-, constant stroom- of pulssignaal uitvoeren, kan ook als instrument voor spannings- of stroommeting worden gebruikt; ondersteunt Trig trigger, meervoudige instrumentenverbindingswerk;voor foto-elektrische detectoren, enkelvoudige steekproeftest en meervoudige steekproefverificatietestEen volledig testschema kan rechtstreeks worden opgebouwd met behulp van een enkele digitale meetmeter, meerdere digitale meetmeters of een kaartmeters.
Precise Digitale bron meetmeter
Het foto-elektrische testschema van de foto-elektrische detector bouwen
Donkere stroom
Donkere stroom is de stroom die wordt gevormd door PIN / APD-buis zonder verlichting; het wordt in wezen gegenereerd door de structurele eigenschappen van PIN / APD zelf, die meestal onder de μA-klasse ligt.
Met behulp van de S-serie of de P-serie meetbronmeter wordt de minimale stroom van de S-serie meetbronmeter bepaald als:100 pA en de minimale stroom van de P-serie-bronmeter is 10 pA.
Testcircuits
IV-curve van donkere stroom
Bij het meten van de lage stroom ((< 1 μA) kunnen de drievoudige coaxiale aansluitingen en drievoudige coaxiale kabels worden gebruikt.De drie coaxiale kabel bestaat uit de binnenkern (de overeenkomstige connector is het centrale contact)In het testcircuit van het beschermingspunt van de bronmeter wordt de afmeting van de afmetingswaarde bepaald door de afmetingswaarde van de afmetingswaarde.De drie coaxiale beschermingslagen en de binnenkern hebben een gelijk potentieel., zal er geen lekkage-stroomgeneratie zijn, wat de nauwkeurigheid van de lage stroomtest kan verbeteren.
Interfaces van de meetmeter voor de bron
Triaxiale adapter
Afbraak-omgekeerde spanning
Wanneer de toegepaste omgekeerde spanning een bepaalde waarde overschrijdt, zal de omgekeerde stroom plotseling toenemen, dit fenomeen wordt elektrische storing genoemd.De spanning die een elektrische storing veroorzaakt, wordt de diode-omgekeerde breukspanning genoemd.
Volgens de verschillende specificaties van het apparaat is de spanningsweerstandsindex niet consistent en is het voor de test vereiste instrument ook anders.Het wordt aanbevolen om een S-serie desktopbronmeter of een P-serie pulsbronmeter onder 300V te gebruiken., is de maximale spanning 300V, wordt de onderbrekingsspanning boven 300V aanbevolen en is de maximale spanning 3500V.
verbindingscircuits
Inverse breukspanningscurve IV
C-V-test
De verbindingscapaciteit is een belangrijke eigenschap van de fotodiode en heeft een grote invloed op de bandbreedte en de respons.Opgemerkt moet worden dat de diode met een groot PN-koppelingsgebied een groter verbindingsvolume heeft en ook een grotere laadcapacitor heeftIn de toepassing van omgekeerde bias vermindert het vergroten van de breedte van de uitputtingszone van de verbinding effectief de verbindingscapaciteit en verhoogt de reactiesnelheid.Het fotodiode-C-V-testschema bestaat uit een S-serie-bronmeterDe testcircuit en het curve diagram zijn als hieronder weergegeven.
CV-testverbindingscircuits
CV-curve
Verantwoordelijkheid
De reactiviteit van de fotodiode wordt gedefinieerd als de verhouding van de gegenereerde fotostroom (IP) tot het lichtvermogen (Pin) bij de opgegeven golflengte en omgekeerde bias, gewoonlijk in A / W.De respons is gerelateerd aan de grootte van de kwantum efficiëntie, dat de externe belichaming is van de kwantum efficiëntie, en de respons is R=IP / Pin.de minimale stroom van de S-serie meting van de bron is 100 pA, en de minimale stroom van de P-serie bronmeters is 10 pA.
Optische overstroomtest (crosstalk)
In het lidarveld is het aantal fotodetectoren dat in lidarproducten met verschillende lijnen wordt gebruikt, verschillend en is het interval tussen fotodetectoren zeer klein.er zal wederzijdse optische crosstalk tegelijkertijd, en het bestaan van optische crosstalk zal de prestaties van lidar ernstig beïnvloeden.
Optische crosstalk heeft twee vormen: het licht dat in een grote hoek boven de matrix valt, komt de aangrenzende fotodetector binnen en wordt geabsorbeerd voordat het volledig door de fotodetector wordt geabsorbeerd.een deel van het groothoeklicht valt niet op het lichtgevoelige gebied, maar is aangrenzend aan de verbindingslaag tussen de fotodetectoren en wordt gereflecteerd in het lichtgevoelige gebied van het aangrenzende apparaat.
Optische dwarstraalproef met een matrixdetector is voornamelijk bestemd voor de dwarstraalproef met een matrix DC.die betrekking heeft op de maximale waarde van de verhouding van de fotostroom van de lichteenheid tot elke aangrenzende fotostroom in de matrixdiode onder de opgegeven omgekeerde bias, golflengte en optische kracht.
Testoplossing van de S/P-serie
CS-serie Multi-channel testoplossing
Het wordt aanbevolen om de test te doen volgens het meerkanaalsysteem van de proefseries S, P of CS.
Dit systeem bestaat voornamelijk uit een CS1003C/CS1010C-host en een CS100/CS400-subkaart, die de kenmerken hebben van een hoge kanaaldichtheid,sterke synchrone triggerfunctie en een hoge combinatie-efficiëntie van meerdere apparaten.
CS1003C / CS1010C: Gebruik van een aangepast frame, bandbreedte van de backplane-bus tot 3 Gbps, ondersteuning van 16 triggerbussen, om te voldoen aan de behoeften van hogesnelheidscommunicatie van multi-kaartapparatuur,CS1003C heeft een slot voor maximaal 3 subkaarten, CS1010C heeft een slot voor maximaal 10 subkaarten.
CS100-subkaart: enkelkaart-eenkanaal-subkaart met een werkcapaciteit van vier kwadranten, maximale spanning van 300 V, minimale stroom van 100 pA, uitgangsnauwkeurigheid van 0,1%, maximaal vermogen van 30 W;maximaal 10 testkanalen.
CS400-subkaart: een enkelvoudige vierkanaals woordkaart met 4 kanalen, de maximale spanning 10V, de maximale stroom 200 mA, uitgangsnauwkeurigheid 0,1%, enkel kanaalmaximaal vermogen van 2 W; kan 40 met CS1010 host testkanalen bouwen.
Optische koppeling (OC) Elektrische prestatietoetsoplossing
Een optische koppeling (optische koppeling, afkorting OC) wordt ook wel een foto-elektrische scheider of foto-elektrische koppeling genoemd.Het is een apparaat dat elektrische signalen zendt met licht als mediumHet licht wordt doorgaans uit drie onderdelen samengesteld: lichttransmissie, lichtontvangst en signaalversterking.waardoor het een bepaalde golflengte van licht uitzendt, die door de optische detector wordt ontvangen om een fotostroom te genereren, die verder wordt versterkt en uitgebracht.De rol van input, output en isolatie.
Aangezien de in- en uitgang van de optische koppeling van elkaar zijn geïsoleerd, is de transmissie van elektrische signalen eenrichtings,dus het heeft een goede elektrische isolatie en anti-interferentie vermogenHet is momenteel een van de meest uiteenlopende en veelgebruikte foto-elektrische apparaten.
Voor optische koppelingstoestellen zijn de belangrijkste elektrische prestatieparameters: voorspanning VF, omgekeerde stroom IR, invoercapaciteit CIN,breukspanning BVcEo, de huidige omrekeningsgraad CTR, enz.
Gelijkspanning VF
VF verwijst naar de drukdaling van de LED zelf bij een bepaalde werkstroom.Tijdens het testen wordt aanbevolen de Perth S-serie of de P-serie bronmeter te gebruiken..
Vf-testcircuits
Omgekeerde lekstroom IR
Meestal is de omgekeerde stroom die door de fotodiode stroomt bij de maximale omgekeerde spanning, meestal de omgekeerde lekkage stroom is op het niveau van nA.De testmeter van de serie S of de serie P is in staat om in vier kwadranten te werkenBij het meten van lage stroom (< 1 μ A) wordt aanbevolen drie coaxiale aansluitingen en drie coaxiale kabels te gebruiken.
Verwijderingsspanning BVcEO
Het verwijst naar de waarde van VcEo wanneer de uitgangsstroom begint te toenemen onder open circuit.de spanningsweerstand is niet consistent, en het voor de test vereiste instrument is eveneens verschillend. Het wordt aanbevolen om een S-serie bureaubladbronmeter of een P-serie pulsbronmeter onder 300 V te gebruiken,de maximale spanning is 300V, de
Er wordt aanbevolen een onderbrekingsspanning van meer dan 300V en de maximale spanning is 3500V.
BVceo-testcircuits
CTR van de huidige overdrachtsverhouding
stroomoverbrengingsverhouding CTR (stroomoverbrengingsverhouding), wanneer de werkspanning van de uitgangsbuis de opgegeven waarde is,de verhouding tussen de uitgangsstroom en de voorstroom van de lichtemitterende diode is de huidige omrekeningsratio CTR. Tijdens het testen wordt de Perth S-serie of de P-serie bronmeter aanbevolen.
Isolatie-spanning
Isolatie-spanningsweerstand tussen de in- en uitgang van de optische koppeling.Het wordt aanbevolen de E-serie bronmeter te gebruiken., en de maximale spanning is 3500 V.
isolatie-spanningstestcircuits
Geïsoleerde capaciteit Cf
De geïsoleerde capaciteit Cr verwijst naar de capaciteitswaarde tussen de ingangs- en uitgangsterminals van het fotokoppelde apparaat.
Het testschema bestaat uit een S-serie bronmeter, een digitale brug, een testklembox en een bovenste computersoftware.
isolatiecapacitortestcircuits
Cf-curve
Conclusies
Het Wuhan PERCISE-instrument is gericht op de ontwikkeling van halfgeleider-elektrische prestatietoetsinstrumenten, gebaseerd op de voordelen van het kernalgoritme en het systeemintegratie-technologieplatform.het eerste onafhankelijke onderzoek en ontwikkeling van een hoge-precisie digitale bron meetmeter, pulsbron meetmeter, smalle pulsbron meetmeter, geïntegreerde kaart bron meetmeter producten worden veel gebruikt in de analyse van halfgeleider apparaat materiaal en het testen veld.Volgens de behoeften van de gebruikers, bieden wij de meest efficiënte, kosteneffectieve halfgeleidertestoplossingen.