Descripción general
El diodo es un dispositivo semiconductor que convierte la luz en la corriente. Hay una capa intrínseca entre las capas P (positivas) y N (negativas). El fotodiodo acepta la energía de la luz como entrada para generar corriente eléctrica. Los fotodiodos también se conocen como fotodetectores, fotosensores o fotodetectores, los fotodiodos (PIN), el fotodiodo de avalancha (APD), el diodo de avalancha de fotón único (SPAD), el fotomultiplicador de silicio (SIPM / MPPC).
Fotodiodo (PIN) también conocido como diodo de unión PIN, donde una capa de semiconductor de tipo I es baja en el medio de la unión PN Photodiodo, puede aumentar el ancho del área de agotamiento, reducir el impacto del movimiento de difusión y mejorar la velocidad de respuesta. Debido a la baja concentración de dopaje de esta capa de incorporación, semiconductor casi intrínseco, se llama capa I, por lo que esta estructura se convierte en fotodiodo PIN;
Avalanche Photodiodo (APD) es un fotodiodo con una ganancia interna, el principio similar a un tubo de fotomultiplicador. Después de agregar un alto voltaje de polarización inversa (generalmente 100-200V en materiales de silicio), se puede obtener ganancia de corriente interna de aproximadamente 100 en el APD mediante el efecto de colisión de ionización (desglose de avalancha);
El diodo de avalancha de fotón único (SPAD) es un diodo de avalancha de detección fotoeléctrica con capacidad de detección de fotones individuales que funciona en APD (diodo de fotón de avalancha) en modo Geiger. Aplicado a la espectroscopía Raman, la tomografía por emisión de positrones y las áreas de imagen de vida de fluorescencia;
Silicon Photomultiplier (SIPM) es una especie de trabajo en el voltaje de desglose de avalancha y tiene el mecanismo de enfriamiento de avalancha de la matriz de fotodiodos de avalancha en paralelo, con una excelente resolución de número de fotones y sensibilidad de detección de fotones únicos del detector de baja luz de silicona, con alta ganancia, alta sensitividad, bajo voltaje de basura, no sensitiva al campo de magnética, la estructura del magnético de la silicona, con la estructura de silicio, con alta ganancia, alta sensitividad, bajo voltaje de basura, no sensitiva al campo de magnética magnética.
Los fotodiodos PIN no tienen efecto multiplicador y a menudo se aplican en el campo de detección de corto alcance. La tecnología APD Avalanche Photodiodo es relativamente madura y es el fotodetector más utilizado. La ganancia típica de APD es actualmente 10-100 veces, la fuente de luz debe aumentar significativamente para garantizar que el APD tenga una señal durante la prueba de larga distancia, el diodo de avalancha de fotón único SPAD y el sipm / mppc silicon Photomultiplier existen principalmente para resolver la capacidad de ganancia y la implementación de los Arrays de tamaño grande::
1) SPAD o SIPM / MPPC es un APD que funciona en modo Geiger, que puede obtener una ganancia de decenas a miles de veces, pero los costos del sistema y el circuito son altos;
2) SIPM / MPPC es una forma de matriz de SPAD múltiple, que puede obtener un rango detectable más alto y usar con una fuente de luz de matriz a través de múltiples SPAD, por lo que es más fácil integrar la tecnología CMOS y tiene la ventaja de costo de la escala de producción en masa. Además, como el voltaje operativo SIPM es principalmente inferior a 30V, sin necesidad del sistema de alto voltaje, fácil de integrar con los sistemas electrónicos convencionales, la ganancia interna de un nivel interno también hace que los requisitos de SIPM para el circuito de lectura de extremo posterior sean más simples. En la actualidad, SIPM se usa ampliamente en instrumentos médicos, detección y medición láser (LiDAR), análisis de precisión,
Monitoreo de radiación, detección de seguridad y otros campos, con el desarrollo continuo de SIPM, se expandirá a más campos.
Prueba fotoeléctrica de fotodetector
Los fotodetectores generalmente necesitan probar primero la oblea, luego realizar una segunda prueba en el dispositivo después del empaque para completar el análisis característico final y la operación de clasificación; Cuando el fotodetector está funcionando, debe aplicar un voltaje de polarización inversa para sacar la luz. Los pares de electrones generados se inyectan para completar el portador fotogenerado. Los fotodetectores generalmente funcionan en el estado inverso; Durante las pruebas, se presta más atención a parámetros como corriente oscura, voltaje de descomposición inversa, capacitancia de unión, capacidad de respuesta y diafonía.
Utilice el medidor digital de fuga
Caracterización de rendimiento fotoeléctrico de fotodetectores
Una de las mejores herramientas para la caracterización de los parámetros de rendimiento fotoeléctrico es el medidor de medida de origen digital (SMU). Medidor de medición de fuente digital como fuente de voltaje independiente o fuente de corriente, puede generar voltaje constante, corriente constante o señal de pulso, también puede ser como instrumento para voltaje o corriente de corriente; Soporte de Trig Trigger, múltiples instrumentos de trabajo de enlace; Para la prueba de muestra única del detector fotoeléctrico y la prueba de verificación de muestra múltiple, se puede construir un esquema de prueba completo a través de un solo medidor de medida de fuente digital, medidor de medidas de fuente digital múltiple o medidor de medidas de fuente de fuente de tarjeta.
Medidor de medida de fuente digital preciso
Construya el esquema de prueba fotoeléctrica del detector fotoeléctrico
Corriente oscura
La corriente oscura es la corriente formada por el tubo PIN / APD sin iluminación; Es esencialmente generado por las propiedades estructurales del PIN / APD en sí, que generalmente está por debajo del grado μA.
Usando el medidor de medida de origen de la serie S o la serie P, la corriente mínima del medidor de medidas de fuente de la serie S es100 Pa, y la corriente mínima del medidor de medidas de la fuente de la serie P es de 10 Pa.
Circuitos de prueba
IV Curva de corriente oscura
Al medir la corriente de bajo nivel (