Gambaran umum
Dioda adalah perangkat semikonduktor yang mengubah cahaya menjadi arus. Ada lapisan intrinsik antara lapisan p (positif) dan n (negatif).Photodiode menerima energi cahaya sebagai input untuk menghasilkan arus listrik. Fotodioda juga dikenal sebagai fotodetektor, fotosensor atau fotodetektor, umum adalah fotodioda (PIN), fotodioda longsor (APD), dioda longsor foton tunggal (SPAD),fotomultiplier silikon (SiPM / MPPC).

Fotodioda (PIN) juga dikenal sebagai dioda persimpangan PIN, di mana lapisan semikonduktor tipe I rendah di tengah persimpangan fotodioda PN, dapat meningkatkan lebar area pengurangan,mengurangi dampak gerakan difusi dan meningkatkan kecepatan responsKarena konsentrasi doping rendah dari lapisan penggabungan ini, hampir intrinsik semikonduktor, disebut I-lapisan, sehingga struktur ini menjadi fotodioda PIN;

Avalanche photodiode (APD) adalah photodiode dengan gain internal, prinsipnya mirip dengan tabung fotomultiplier.Peningkatan arus internal sekitar 100 dapat diperoleh dalam APD dengan menggunakan efek tabrakan ionisasi (pembongkaran longsor);

Single photon avalanche diode ((SPAD) adalah diode avalanche deteksi fotoelektrik dengan kemampuan deteksi foton tunggal yang beroperasi dalam APD (Avalanche Photon Diode) dalam mode Geiger.Digunakan untuk spektroskopi Raman, tomografi emisi positron, dan area pencitraan fluoresensi seumur hidup;

Silikon fotomultiplier (SiPM) adalah jenis bekerja pada tegangan breakdown longsor dan memiliki mekanisme pemadam longsor dari rangkaian fotodioda longsor secara paralel,dengan resolusi nomor foton yang sangat baik dan sensitivitas deteksi foton tunggal dari detektor cahaya rendah silikon, dengan gain tinggi, sensitivitas tinggi, tegangan bias rendah, tidak sensitif terhadap medan magnet, struktur kompak.

Fotodioda PIN tidak memiliki efek perkalian dan sering diterapkan di bidang deteksi jarak pendek.Peningkatan APD saat ini 10-100 kali, sumber cahaya perlu meningkat secara signifikan untuk memastikan bahwa APD memiliki sinyal selama uji jarak jauh,SPAD single photon avalanche diode dan SiPM / MPPC silikon photomultiplier ada terutama untuk memecahkan kemampuan gain dan implementasi array ukuran besar:
1) SPAD atau SiPM / MPPC adalah APD yang bekerja dalam mode Geiger, yang dapat memperoleh keuntungan puluhan hingga ribuan kali, tetapi biaya sistem dan sirkuit tinggi;
2) SiPM / MPPC adalah bentuk array dari beberapa SPAD, yang dapat memperoleh rentang deteksi yang lebih tinggi dan digunakan dengan sumber cahaya array melalui beberapa SPAD,jadi lebih mudah untuk mengintegrasikan teknologi CMOS dan memiliki keuntungan biaya skala produksi massalSelain itu, karena tegangan operasi SiPM sebagian besar lebih rendah dari 30V, tidak perlu sistem tegangan tinggi, mudah diintegrasikan dengan sistem elektronik arus utama,Peningkatan tingkat juta internal juga membuat persyaratan SiPM untuk sirkuit pembacaan back-end lebih sederhanaSaat ini, SiPM banyak digunakan dalam instrumen medis, deteksi dan pengukuran laser (LiDAR), analisis presisi,
pemantauan radiasi, deteksi keselamatan dan bidang lainnya, dengan perkembangan terus-menerus SiPM, akan diperluas ke lebih banyak bidang.

Tes fotodetektor fotoelektrik
Fotodetektor umumnya perlu menguji wafer terlebih dahulu,lalu melakukan tes kedua pada perangkat setelah kemasan untuk menyelesaikan analisis karakteristik akhir dan operasi pemisahan;ketika fotodetektor bekerja, ia perlu menerapkan tegangan bias terbalik untuk menarik cahaya keluar. pasangan elektron-lubang yang dihasilkan disuntikkan untuk melengkapi pembawa fotogenerasi.Jadi fotodetektor biasanya bekerja dalam keadaan terbalik; selama pengujian, lebih banyak perhatian diberikan pada parameter seperti arus gelap, tegangan pemisahan terbalik, kapasitansi junction, responsif, dan crosstalk.
Gunakan Digital Sourcemeasure Meter
Karakterisasi kinerja fotoelektrik dari fotodetektor
Salah satu alat terbaik untuk karakterisasi parameter kinerja fotoelektrik adalah meter ukuran sumber digital (SMU).Pengukur sumber digital sebagai sumber tegangan atau sumber arus independen, dapat output tegangan konstan, arus konstan, atau sinyal denyut nadi, juga dapat sebagai instrumen untuk tegangan atau aruspengukuran; mendukung pemicu Trigger, beberapa instrumen linkage pekerjaan;untuk uji sampel tunggal detektor fotoelektrik dan uji verifikasi sampel ganda, skema pengujian lengkap dapat langsung dibangun melalui satu meter ukuran sumber digital, meter ukuran sumber digital ganda atau meter ukuran sumber kartu.

PRECISE Sumber digital pengukuran Meter
Membangun skema uji fotoelektrik dari detektor fotoelektrik
Arus gelap

Arus gelap adalah arus yang terbentuk oleh tabung PIN / APD tanpa pencahayaan; pada dasarnya dihasilkan oleh sifat struktural PIN / APD itu sendiri, yang biasanya di bawah kelas μA.
Menggunakan S seri atau P seri sumber pengukur meter, arus minimum dari S seri sumber pengukur meter adalah100 pA, dan arus minimum dari P series source measure meter adalah 10 pA.

Sirkuit pengujian

IV kurva arus gelap

Saat mengukur arus tingkat rendah ((< 1 μA), konektor koaksial triple dan kabel koaksial triple dapat digunakan.Tiga kabel koaksial terdiri dari inti dalam (konektor yang sesuai adalah kontak pusat), lapisan pelindung (konektor yang sesuai adalah kontak silinder tengah), dan lapisan pelindung kulit luar.karena ada equipotential antara tiga lapisan perlindungan koaksial dan inti dalam , tidak akan ada kebocoran generasi arus, yang dapat meningkatkan akurasi tes lowcurrent.

Antarmuka dari sumber pengukur meter

Adaptor Triaxial

Tegangan terbalik pemecahan
Ketika tegangan terbalik yang diterapkan melebihi nilai tertentu, arus terbalik akan tiba-tiba meningkat, fenomena ini disebut kerusakan listrik.menyebabkan kerusakan listrik disebut tegangan pemisahan dioda terbalik.
Menurut spesifikasi perangkat yang berbeda, indeks resistensi tegangan tidak konsisten, dan instrumen yang dibutuhkan untuk pengujian juga berbeda.Dianjurkan untuk menggunakan S seri desktop sumber ukuran meter atau P seri pulsa sumber ukuran meter di bawah 300V, tegangan maksimum adalah 300V, tegangan pemecahan di atas 300V dianjurkan, dan tegangan maksimum adalah 3500V.

Sirkuit koneksi

Kurva tegangan pemisahan terbalik IV

Tes C-V
Kapasitansi junction adalah properti penting dari fotodiode dan memiliki pengaruh besar pada bandwidth dan responsnya.Perlu dicatat bahwa dioda dengan area persimpangan PN yang besar memiliki volume persimpangan yang lebih besar dan juga memiliki kapasitor pengisian yang lebih besarDalam aplikasi bias terbalik, meningkatkan lebar zona depletion dari persimpangan secara efektif mengurangi kapasitansi persimpangan dan meningkatkan kecepatan respons.Skema pengujian fotodioda C-V terdiri dari S seri sumber pengukur meter, LCR, kotak penjepit uji dan perangkat lunak komputer bagian atas.

Sirkuit koneksi pengujian CV

Kurva CV

Tanggung Jawab
Responsivitas fotodioda didefinisikan sebagai rasio fotocurrent yang dihasilkan (IP) terhadap kekuatan cahaya yang terjadi (Pin), pada panjang gelombang yang ditentukan dan bias terbalik, biasanya dalam A / W.Responsiveness terkait dengan besarnya efisiensi kuantum, yang merupakan perwujudan eksternal dari efisiensi kuantum, dan responsifitas adalah R = IP / Pin. Menggunakan S seri atau P seri sumber ukuran meter,arus minimum dari S-series source measure meter adalah 100 pA, dan arus minimum dari P series sourcemeasure meter adalah 10 pA.

Tes Crosstalk Optik (Crosstalk)

Dalam bidang lidar jumlah fotodetektor yang digunakan dalam produk lidar dengan garis yang berbeda berbeda, dan interval antara fotodetektor sangat kecil.akan ada saling crosstalk optik pada saat yang sama, dan keberadaan crosstalk optik akan sangat mempengaruhi kinerja lidar.
Transmisi optik mengambil dua bentuk: cahaya yang jatuh pada sudut besar di atas array memasuki fotodetektor yang berdekatan dan diserap sebelum sepenuhnya diserap oleh fotodetektor; kedua,bagian dari cahaya yang jatuh sudut besar tidak jatuh ke area yang sensitif terhadap cahaya, tetapi berdekatan dengan lapisan penghubung antara fotodetektor dan tercermin ke area fotosensitif dari perangkat yang berdekatan.

Uji lintas optik detektor array terutama untuk uji lintas array DC,yang mengacu pada nilai maksimum dari rasio foto arus dari unit cahaya untuk setiap foto arus unit yang berdekatan di array diode di bawah bias terbalik yang ditentukan, panjang gelombang dan daya optik.

Solusi Uji Seri S/P

Solusi Uji Multi-Saluran Seri CS

Uji dengan skema uji S series, P series, atau CS series multi-channel dianjurkan.
Skema ini terutama terdiri dari host CS1003C / CS1010C dan subcard CS100 / CS400 yang memiliki karakteristik kepadatan saluran yang tinggi,fungsi pemicu sinkron yang kuat dan efisiensi kombinasi multi-perangkat yang tinggi.
CS1003C / CS1010C: Menggunakan frame khusus, bandwidth bus backplane hingga 3 Gbps, mendukung 16 bus pemicu, untuk memenuhi kebutuhan komunikasi kecepatan tinggi dari peralatan multi-kartu,CS1003C memiliki slot hingga 3 subcard, CS1010C memiliki slot hingga 10 subkartu.

Subkartu CS100: subkartu single card single channel dengan kapasitas kerja empat kuadran, tegangan maksimum 300V, arus minimum 100 pA, akurasi output 0,1%, daya maksimum 30W;hingga 10 saluran uji.
Subkartu CS400: kartu tunggal empat saluran kartu kata dengan 4 saluran, tegangan maksimum 10V, arus maksimum 200 mA, akurasi output 0,1%, saluran tunggaldaya maksimum 2W; dapat membangun 40 dengan CS1010 host test channel.

Solusi uji kinerja listrik kopling optik (OC)
Kopling optik (optical coupler, singkatan bahasa Inggris OC) juga dikenal sebagai pemisah fotoelektrik atau kopling fotoelektrik, yang disebut sebagai kopling foto.Ini adalah perangkat yang mengirimkan sinyal listrik dengan cahaya sebagai media. umumnya terdiri dari tiga bagian: transmisi cahaya, penerimaan cahaya dan amplifikasi sinyal.menyebabkannya memancarkan panjang gelombang cahaya tertentu, yang diterima oleh detektor optik untuk menghasilkan arus foto, yang lebih lanjut diperkuat dan output.Dengan demikian memainkan peran input, output dan isolasi.
Karena input dan output kopling optik terisolasi satu sama lain, transmisi sinyal listrik adalah unidirectional,jadi ia memiliki kemampuan isolasi listrik yang baik dan kemampuan anti-interferensiSaat ini, ia telah menjadi salah satu perangkat fotoelektrik yang paling beragam dan banyak digunakan.

Untuk perangkat kopling optik, parameter utama karakteristik kinerja listrik adalah: tegangan maju VF, arus terbalik IR, kapasitansi input CIN,Tegangan pemisahan emiter-kolektor BVcEo, rasio konversi saat ini CTR, dll.

Tegangan Tetap VF
VF mengacu pada penurunan tekanan LED itu sendiri pada arus operasi tertentu.Perth S seri atau P seri sumber ukuran meter dianjurkan selama pengujian.

Sirkuit pengujian Vf

arus kebocoran terbalik IR
Biasanya arus terbalik yang mengalir melalui fotodioda pada tegangan terbalik maksimum, biasanya arus kebocoran terbalik berada pada tingkat nA.Uji seri S atau seri P sumbermeasuremeter memiliki kemampuan untuk bekerja dalam kuadranUntuk mengukur arus tingkat rendah (< 1 μ A), disarankan tiga konektor koaksial dan kabel koaksial triple.

Tegangan pemisahan emitter-collector BVcEO
Ini mengacu pada nilai VcEo ketika arus keluar mulai meningkat dalam kondisi sirkuit terbuka.indeks resistensi tegangan tidak konsisten, dan instrumen yang dibutuhkan untuk pengujian juga berbeda. dianjurkan untuk menggunakan S seri desktop sumber ukuran meter atau P seri pulsa sumber ukuran meter di bawah 300V,tegangan maksimum adalah 300V, yang
tegangan putus di atas 300V dianjurkan, dan tegangan maksimum adalah 3500V.

Sirkuit pengujian BVceo

Rasio Transfer Saat Ini CTR
Rasio Transfer arus CTR (Rasio Transfer arus), ketika tegangan operasi tabung output adalah nilai yang ditentukan,rasio arus keluaran dan arus depan dari dioda pemancar cahaya adalah rasio konversi arus CTR. Perth S seri atau P seri sumber ukuran meter dianjurkan selama pengujian.

Isolation Voltage (tekanan isolasi)
Resistensi tegangan isolasi antara ujung input dan output kopling optik.Dianjurkan untuk menggunakan alat pengukur sumber seri E, dan tegangan maksimum adalah 3500V.

sirkuit pengujian tegangan isolasi

Kapasitas terisolasi Cf
Kapasitas terisolasi Cr mengacu pada nilai kapasitansi antara terminal input dan output dari perangkat fotocoupled.
Skema uji terdiri dari S seri sumber meter, digital jembatan, kotak penjepit uji dan perangkat lunak komputer atas.

sirkuit pengujian kondensator isolasi

Kurva Cf

Kesimpulan
Instrumen Wuhan PERCISE telah difokuskan pada pengembangan instrumen pengujian kinerja listrik semikonduktor, berdasarkan algoritma inti dan keuntungan platform teknologi integrasi sistem,penelitian dan pengembangan independen pertama dari presisi tinggi meter ukuran sumber digital, alat ukur sumber pulsa, alat ukur sumber pulsa sempit, alat ukur sumber kartu terintegrasi digunakan secara luas dalam analisis bahan perangkat semikonduktor dan bidang pengujian.Menurut kebutuhan pengguna, kami menawarkan dengan solusi uji semikonduktor yang paling efisien dan hemat biaya.