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一招!如何精準測試光電器件中的PN結(jié)電容?
日期:2024-01-25 16:37:57

研究背景

從古代的烽火臺到如今的光通信領(lǐng)域,作為一種可以承載信息的載體一直被廣泛應(yīng)用。其中,光電探測器基于光電效應(yīng)的原理,可將光信號轉(zhuǎn)換為電信號(響應(yīng)速度快、高靈敏度等優(yōu)勢),以實現(xiàn)對光強度、波長、頻率等參數(shù)的測量和分析。

2.1.jpg


光電探測器根據(jù)其工作原理和結(jié)構(gòu)特點可分為光電二極管、PIN型光電二極管等,其中光電二極管是利用半導(dǎo)體PN結(jié)和內(nèi)部反射機制實現(xiàn)對入射光信號的轉(zhuǎn)換,本次將圍繞光電二極管中的PN結(jié)電容進行介紹。

測試對象·PN結(jié)電容

PN結(jié)的最大特性是單向?qū)щ娦?/strong>,當正向電壓到達一定值時,PN結(jié)被導(dǎo)通;當反向電壓在一定范圍內(nèi)時,PN結(jié)產(chǎn)生微弱的反向飽和電流;當反向電壓超過一定值時,PN結(jié)被擊穿。

2.2.png

在PN結(jié)處,會因為外加電壓產(chǎn)生一定電荷積累,這就是結(jié)電容效應(yīng),PN結(jié)電容=擴散電容+勢壘電容(Cj=Cb+Cd),電容特性是隔直通交,當通過電容的電壓頻率很低時,結(jié)電容可以忽略,PN結(jié)還是單向?qū)ā?/span>

在光電芯片中,工作頻率較高,如果,PN結(jié)的電容較大,就更容易在高頻率下變?yōu)殡p向?qū)ǖ氖顟B(tài)。可見,PN結(jié)電容是越小越好。

測試要求

在光電應(yīng)用中,需要測試大量探測器和激光發(fā)射器的PN結(jié)電容,大概在1pF左右

測試過程

一說到測電容,我們都會選擇阻抗分析儀/LCR電橋,但同時也會遇到以下幾個難點:

1,電容值小:對于芯片,1pF左右的電容;對于器件,10pF左右,這個數(shù)值很小,對于分辨率不高的普通LCR,沒有這個測試能力;

2,測試頻率較高:一般1MHz起,2MHz以內(nèi);

3,需要較大的偏置:10V至30V,甚至還有40V;

4,對于芯片,在測試電容中,pad或者pin如果在一面,可以用兩個探針扎,兩根針的校準相對簡單;如果處在芯片的不同面,需要用芯片的托盤作為負極連接(無法扎針),校準的細節(jié)就很考究,需要測試者較好的工程調(diào)試經(jīng)驗。

2.3.png

TH2838系列是采用自動平衡電橋原理研制成功的新一代阻抗測試儀器,其0.05%的基本精度、最快達5.6ms的測試速度、20Hz-2MHz的頻率范圍及高達1GΩ的阻抗測試范圍可以滿足元件與材料的測量要求,特別有利于低損耗(D)電容器和高品質(zhì)因數(shù)(Q)電感器的測量。

現(xiàn)代科技發(fā)展日新月異,相信光電探測器技術(shù)作為其中重要的一員,將繼續(xù)在通信、醫(yī)療、環(huán)保、制藥等領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱。

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