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    如何用數字源表簡化apd的暗電流測試

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    01APD工作原理

           APD雪崩光電二極管的工作原理是基于光電效應和雪崩效應,當光子被吸收時,會產生電子空穴對,空穴向P區移動,電子向N區移動,由于電場的作用,電子與空穴相遇時會產生二次電子,形成雪崩效應,從而使電荷載流子數目增加,電流增大,實現光電轉換。

    apd工作原理.png

    圖:APD工作原理


    02APD測試挑戰

    在APD的光電特性中,暗電流是一個重要的參數。暗電流是指在沒有光照射的情況下,APD中由于熱激發等原因導致的電子漂移和電子-空穴對產生而產生的電流,暗電流測試的準確性對于評估APD的性能和穩定性非常重要。在進行APD暗電流測試時,通常面臨如下挑戰:


    測試環境影響

    在進行暗電流測試時,需要確保測試環境中沒有光照射,光照會激發APD中的載流子,導致暗電流的增加,從而影響測試結果的準確性。

    連接電路影響

    暗電流的測試通常需要提供一個反向偏壓,縱觀目前的電流表和電流計,都不具備提供偏壓的功能,因此必須在電流表的回路中加入電壓源。但這樣會使測試系統變得復雜,引入更多干擾條件,導致暗電流的測試精度無法保證。


    03APD暗電流測試解決方案

           目前暗電流測試的Z佳工具之一是數字源表(SMU),數字源表可作為獨立的恒壓源或恒流源、伏特計、安培計和歐姆表,還可用作精密電子負載,其高性能架構還允許將其用作脈沖發生器、 波形發生器和自動電流-電壓(I-V)特性分析系統,支持四象限工作。


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    采用數字源表進行暗電流測試時,需要注意以下事項:

    三同軸線纜連接

    APD暗電流測試連接線通常會選擇使用低噪聲、低電阻的導線,三同軸線纜具有良好的導電性能和抗干擾能力,適合用于傳輸微弱信號,可以減少測試過程中的干擾和誤差。


    如下圖三同軸線纜的半剖圖,多層絕緣屏蔽具有良好的抗干擾能力。

    三同軸線纜半剖圖.png

    圖:三同軸線纜半剖圖

    (1導體;2絕緣;3內屏蔽層;4中間層;5外屏蔽層;6外護套)

    屏蔽外部電磁信號干擾

    測試系統架構圖如下圖所示,數字源表(SMU)連接到光電二極管上,該光電二極管安放在一個電屏蔽的暗箱中,為了對敏感的電流測量進行屏蔽使其不受外部干擾的影響,通過將屏蔽箱與數字源表(SMU)的低端相連,可以形成一個封閉的金屬屏蔽環境,有效地阻止外部電磁干擾信號的進入,保護測試信號的準確性和穩定性。

    測試系統架構.png

    圖:測試系統架構

    預留充足的測量時間

    在進行暗電流測試時,需要考慮測試時間的長短。通常情況下,這種現象可能是由于APD內部的一些因素導致的,例如載流子的生成和收集過程。隨著測試時間的推移,由于暗電流源的累積或者其他因素的影響,暗電流會逐漸增加至一個穩定的數值。


    此外,對于測量得到的暗電流數據,需要進行適當的處理和分析,以確保測試結果的準確可靠。下圖為普賽斯數字源表(SMU)測試完成后,上位機軟件通過數據處理給出的測試結果以及測試曲線。

    測試結果.png

    圖:測試結果

    測試曲線.png

    圖:測試曲線






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