Panoramica
Il diodo è un dispositivo a semiconduttore che converte la luce in corrente. Esiste uno strato intrinseco tra gli strati P (positivi) e N (negativi). Il fotodiodo accetta l'energia luminosa come ingresso per generare corrente elettrica. I fotodiodi sono anche noti come fotodettori, fotosensori o fotodettori, sono comuni fotodiodi (pin), fotodiodo valanghe (APD), diodo a valanga a fotone singoli (SPAD), fotomultiplici di silicio (SIPM / MPPC).

Il fotodiodo (PIN) noto anche come diodo per giunzione PIN, in cui uno strato di semiconduttore di tipo I è basso nel mezzo della giunzione PN PNODIODE, può aumentare la larghezza dell'area di esaurimento, ridurre l'impatto del movimento di diffusione e migliorare la velocità di risposta. A causa della bassa concentrazione di doping di questo strato di incorporazione, semiconduttore quasi intrinseco, si chiama i-strato, quindi questa struttura diventa fotodiodo per pin;

La fotodiodo di valanga (APD) è un fotodiodo con un guadagno interno, il principio simile a un tubo fotomultiplicatore. Dopo aver aggiunto una tensione di polarizzazione inversa elevata (generalmente 100-200 V in materiali in silicio), il guadagno di corrente interno di circa 100 può essere ottenuto nell'APD utilizzando l'effetto di collisione a ionizzazione (rottura delle valanghe);

Il diodo a valanga a singolo fotone (SPAD) è un diodo valanghe di rilevamento fotoelettrico con funzionalità di rilevamento dei fotoni singoli che operano in APD (diodo fotone valanghe) in modalità Geiger. Applicato alla spettroscopia Raman, alla tomografia a emissione di positroni e alle aree di imaging a vita a fluorescenza;

Silicon Photomultiprier (SIPM) è una specie di lavoro sulla tensione di rottura della valanga e ha il meccanismo di spegnimento della valanga dell'array di fotodiodi a valanga in parallelo, con eccellente risoluzione del numero di fotoni e una struttura a rilevamento dei fotoni singoli compicati a rilevamento dei fotoni.

I fotodiodi a spillo non hanno alcun effetto moltiplicatore e sono spesso applicati nel campo di rilevamento a corto raggio. La tecnologia del fotodiodo delle valanghe APD è relativamente matura ed è il fotodettore più utilizzato. Il guadagno di APD è attualmente 10-100 volte, la sorgente luminosa deve aumentare significativamente per garantire che l'APD abbia un segnale durante il test a lunga distanza, il diodo della valanga a singolo fotone SPAD e il fotomultiplicatore di silicio SIPM / MPPC esistono principalmente per risolvere la capacità di guadagno e l'implementazione di array di grandi dimensioni:
1) SPAD o SIPM / MPPC è un APD che lavora in modalità Geiger, che può ottenere un guadagno di decine a migliaia di volte, ma i costi del sistema e del circuito sono elevati;
2) SIPM / MPPC è una forma di array di SPAD multipli, che può ottenere un intervallo rilevabile più elevato e utilizzare con la sorgente di luce dell'array attraverso più SPAD, quindi è più facile integrare la tecnologia CMOS e ha il vantaggio in termini di costi della scala di produzione di massa. Inoltre, poiché la tensione operativa SIPM è per lo più inferiore a 30 V, non è necessario un sistema ad alta tensione, facile da integrare con i sistemi elettronici tradizionali, il guadagno di livello interno di milione rende anche i requisiti SIPM per il circuito di lettura del back-end più semplici. Al momento, SIPM è ampiamente utilizzato negli strumenti medici, nel rilevamento e nella misurazione laser (LIDAR), analisi di precisione,
Monitoraggio delle radiazioni, rilevamento della sicurezza e altri campi, con il continuo sviluppo di SIPM, si espanderà in più campi.

Test fotoelettrico fotodettore
I fotodettori devono generalmente testare prima il wafer, quindi eseguire un secondo test sul dispositivo dopo l'imballaggio per completare l'analisi caratteristica finale e l'operazione di smistamento; Quando il fotoDetector funziona, deve applicare una tensione di polarizzazione inversa per estrarre la luce. Le coppie di fori elettronici generati vengono iniettate per completare il trasportatore fotogenerato. Quindi i fotodettori di solito funzionano nello stato inverso; Durante i test, viene prestata maggiore attenzione a parametri come la corrente scura, la tensione di rottura inversa, la capacità di giunzione, la reattività e il crosstalk.
Utilizzare il misuratore digitale sourceeasure
Caratterizzazione delle prestazioni fotoelettriche dei fotodettori
Uno dei migliori strumenti per la caratterizzazione dei parametri delle prestazioni fotoelettriche è il misuratore di misura della sorgente digitale (SMU). La fonte digitale misura il misuratore come fonte di tensione indipendente o sorgente di corrente, può anche in uscita la tensione costante, la corrente costante o il segnale di impulso, può anche essere come strumento per la tensione o la misurazione di corrente; Trig trigger di supporto, più strumenti di collegamento; Per il test del campione singolo rilevatore fotoelettrico e il test di verifica del campione multiplo, uno schema di test completo può essere costruito direttamente tramite un singolo misuratore di misura di origine digitale, misuratore di misura di misura di origine digitale multipla o misuratore di misura della sorgente di scheda.

Messo di misura di fonte digitale preciso
Costruisci lo schema di test fotoelettrico del rivelatore fotoelettrico
Corrente oscura

La corrente scura è la corrente formata dal tubo pin / APD senza illuminazione; È essenzialmente generato dalle proprietà strutturali dello stesso PIN / APD, che di solito è inferiore al grado μA.
Utilizzando il misuratore di misura della serie S o serie P, la corrente minima del misuratore di misura della sorgente Serie S è100 PA e la corrente minima del misuratore della misura della serie P è di 10 Pa.

Circuiti di test

Curva IV della corrente scura

Quando si misurano la corrente di basso livello (<1 μA), è possibile utilizzare i tripli connettori coassiali e tripli cavi coassiali. Il cavo coassiale è composto dal nucleo interno (il connettore corrispondente è il contatto centrale), lo strato di protezione (il connettore corrispondente è il contatto cilindrico medio) e lo strato di schermatura della pelle esterna. Nel circuito di prova dell'estremità di protezione del misuratore della misura di origine, poiché è equilibrato tra il strato di protezione coassiale e il nucleo interno, non vi sarà alcuna generazione di corrente di perdita, che può migliorare l'accuratezza del test a bassa corrente.

Interfacce del misuratore di misura di origine

Adattatore triassiale

Tensione inversa di rottura
Quando la tensione inversa applicata supera un certo valore, la corrente inversa aumenterà improvvisamente, questo fenomeno viene chiamato rottura elettrica. La tensione critica cheCausa la rottura elettrica è chiamata tensione di rottura inversa del diodo.
Secondo le diverse specifiche del dispositivo, l'indice di resistenza alla tensione non è coerente e anche lo strumento richiesto per il test è diverso. Si consiglia di utilizzare il misuratore di misura della sorgente desktop della serie S o il misuratore di misura della sorgente dell'impulso della serie P inferiore a 300 V, la tensione massima è di 300 V, si consiglia la tensione di rottura superiore a 300 V e la tensione massima è di 3500 V.

Circuiti di collegamento

Curva di tensione di rottura inversa

Test CV
La capacità di giunzione è un'importante proprietà del fotodiodo e ha una grande influenza sulla sua larghezza di banda e risposta. Va notato che il diodo con una grande area di giunzione PN ha un volume di giunzione maggiore e ha anche un condensatore di ricarica più grande. Nell'applicazione di distorsione inversa, l'aumento della larghezza della zona di esaurimento della giunzione riduce efficacemente la capacità di giunzione e aumenta la velocità di risposta. Lo schema di test CV Photodiode è costituito da misuratore di misura di origine S della serie S, LCR, box di test e software per computer superiore. Il diagramma del circuito di prova e della curva sono mostrati come di seguito.

Circuiti di collegamento di test CV

Curva cv

Reattività
La reattività del fotodiodo è definita come il rapporto tra la fotocorrente generata (IP) e la potenza della luce incidente (PIN), alla lunghezza d'onda specificata e alla distorsione inversa, di solito in A / W. La reattività è correlata alla grandezza dell'efficienza quantistica, che è l'incarnazione esterna dell'efficienza quantistica, e la reattività è r = IP. Utilizzando il misuratore di misura della serie S serie o P, la corrente minima del misuratore di misura di origine Serie S è di 100 Pa e la corrente minima del misuratore di Series Series Series è 10 Pa.

Test di crosstalk ottico (crosstalk)

Nel campo LIDAR il numero di fotodettori utilizzati nei prodotti lidar con linee diverse è diverso e l'intervallo tra i fotodettori è molto piccolo. Nel processo di utilizzo, ci sarà contemporaneamente il crosstalk ottico reciproco e l'esistenza di un crosstalk ottico influenzerà seriamente le prestazioni di Lidar.
Il crosstalk ottico assume due forme: la luce incidente con un angolo grande sopra l'array entra nel fotodettore adiacente e viene assorbito prima di essere completamente assorbita dal fotoDetettore; In secondo luogo, una parte della luce incidente ad angolo di grande angolo non è incidente nell'area fotosensibile, ma è incidente nel livello di interconnessione tra i fotodettori e si riflette nell'area fotosensibile del dispositivo adiacente.

Il test del crosstalk ottico del rivelatore di array è principalmente per il test di crosstalk CC di array, che si riferisce al valore massimo del rapporto della fotocorrente dell'unità di luce con qualsiasi fotocurrente unitaria adiacente nel diodo dell'array sotto la distorsione inversa specificata, la lunghezza d'onda e la potenza ottica.

Soluzione di prova della serie S/P

Soluzione di test multicanale della serie CS

Si raccomanda il test della serie S, serie P o serie di test multicanale della serie CS.
Questo schema è composto principalmente dall'host CS1003C / CS1010C e dalla sottocarda CS100 / CS400, che ha le caratteristiche dell'alta densità del canale, una forte funzione di trigger sincrono e un'elevata efficienza di combinazione multi-dispositivo.
CS1003C / CS1010C: Utilizzo di telaio personalizzato, larghezza di banda del bus backplane fino a 3 Gbps, supporto 16 Bus trigger, per soddisfare le esigenze della comunicazione ad alta velocità di attrezzature a più carte, CS1003C ha uno slot per un massimo di 3 sottocardi, CS1010C ha uno slot per fino a 10 sottocampi.

Sottocarda CS100: sottocarda a canale singolo singolo con quattro quadranti di capacità di lavoro, tensione massima di 300 V, corrente minima di 100 Pa, accuratezza dell'uscita dello 0,1%, potenza massima di 30 W; fino a 10 canali di test.
Sottocard CS400: una scheda di parole a quattro canali singola con 4 canali, la tensione massima di 10 V, la corrente massima di 200 mA, accuratezza di uscita dello 0,1%, singolo canalepotenza massima di 2W; può creare 40 con canali di test host CS1010.

Soluzione di test elettrica di accoppiamento ottico (OC)
L'accoppiatore ottico (accoppiatore ottico, abbreviazione inglese OC) è anche noto come separatore fotoelettrico o accoppiatore fotoelettrico, indicato come fotocoplesso. È un dispositivo che trasmette segnali elettrici con luce come mezzo. È generalmente composto da tre parti: trasmissione della luce, ricezione della luce e amplificazione del segnale. Il segnale elettrico input guida un diodo (LED) che emette la luce, facendolo emettere una certa lunghezza d'onda di luce, che viene ricevuta dal rilevatore ottico per generare una fotocorrente, che è ulteriormente amplificata e uscita. Ciò completa la conversione dell'elettricità una luce di un'elettricità, svolgendo così il ruolo di input, output e isolamento.
Poiché l'ingresso e l'uscita dell'accoppiatore ottico sono isolati l'uno dall'altro, la trasmissione di segnali elettrici è unidirezionale, quindi ha una buona capacità di isolamento elettrico e capacità anti-interferenza, quindi è ampiamente utilizzata in vari circuiti. Al momento, è diventato uno dei dispositivi fotoelettrici più diversi e ampiamente usati.

Per i dispositivi di accoppiamento ottico, i principali parametri di caratterizzazione delle prestazioni elettriche sono: tensione in avanti VF, corrente inversa IR, capacità di ingresso CIN, tensione di rottura del collettore emettitore BVCEO, rapporto di conversione di corrente CTR, ecc.

Tensione diretta vf
VF si riferisce alla caduta di pressione del LED stesso in una determinata corrente operativa. I LED comuni a bassa potenza di solito testano la tensione di funzionamento in avanti con la corrente MA. Durante il test si consiglia il misuratore di misura di fonte della serie P di Perth o P.

Circuiti di test VF

Corrente di perdita inversa IR
Di solito la corrente inversa che scorre attraverso il fotodiodo alla massima tensione inversa, di solito la corrente di perdita inversa è a livello di Na. Il misuratore Serie Series o Serie P di Test ha la possibilità di funzionare quadranti, può produrre una tensione negativa senza regolare il circuito. Quando si misurano la corrente di basso livello (<1 μ A), si consigliano tre connettori coassiali e tripli cavi coassiali.

Tensione di rottura del collettore ambitter BVCEO
Si riferisce al valore VCEO quando la corrente di uscita inizia ad aumentare nella condizione del circuito aperto. Secondo le diverse specifiche del dispositivo, l'indice di resistenza alla tensione non è coerente e anche lo strumento richiesto per il test è diverso. Si consiglia di utilizzare il misuratore di misura della sorgente desktop Serie S o Pulse Misura di Misura di Misura di Misura di Misura di Misura Pulse Serie P al di sotto di 300 V, la tensione massima è 300 V, il
Si consiglia la tensione di rottura sopra 300 V e la tensione massima è di 3500 V.

Circuiti di test BVCEO

Rapporto di trasferimento di corrente CTR
Rapporto di trasferimento di corrente CTR (rapporto di trasferimento di corrente), quando la tensione operativa del tubo di uscita è il valore specificato, il rapporto della corrente di uscita e la corrente in avanti del diodo a emissione di luce è il rapporto di conversione di corrente CTR. Durante il test si consiglia il misuratore di misura di fonte della serie P di Perth o P.

Tensione di isolamento
Resistenza alla tensione di isolamento tra le estremità di ingresso e uscita dell'accoppiatore ottico. Generalmente, la tensione di isolamento è elevata ed è necessaria un'attrezzatura di grande tensione per il test. Si consiglia il misuratore della misura della sorgente della serie elettronica e la tensione massima è di 3500 V.

Circuiti di test di tensione di isolamento

Capacità isolata CF
La CR di capacità isolata si riferisce al valore di capacità tra i terminali di input e output del dispositivo fotocotto.
Lo schema di test è costituito da un misuratore di misura di origine della serie S, Digital Bridge, Test Plamp e software per computer superiore. Il diagramma del circuito di prova e della curva sono mostrati di seguito.

circuiti di test del condensatore di isolamento

Curva cf

Conclusione
Lo strumento Wuhan Percise è stato focalizzato sullo sviluppo dello strumento di test di prestazioni elettriche a semiconduttore, basato sull'algoritmo di base e sulla piattaforma tecnologica di integrazione del sistema, la prima ricerca indipendente e lo sviluppo del misuratore di misura digitale ad alta precisione, della fonte di impulso, del misuratore di misura a impulso stretto, del misuratore di misura della fonte di impulso, del metro della fonte integrata della fonte di carta integrata, sono ampiamente utilizzati nell'analisi del materiale semiconduttore e del campo di prova. Secondo le esigenze degli utenti, offriamo con le soluzioni di test dei semiconduttori più efficienti e economiche.