概要
ダイオードは、光を電流に変換する半導体デバイスです。 p（正）とn（負）層の間に固有の層があります。フォトダイオードは、電流を生成するための入力として光エネルギーを受け入れます。フォトダイオードは、フォトセクター、光センサーまたはフォトセクター、一般的なフォトダイオード（PIN）、雪崩フォトダイオード（APD）、単一フォトンアバランシェダイオード（SPAD）、シリコン光運動材（SIPM / MPPC）とも呼ばれます。
PINジャンクションダイオードとしても知られるフォトダイオード（PIN）は、I型半導体の層がフォトダイオードPN接合部の中央で低く、枯渇領域の幅を増加させ、拡散運動の影響を減らし、応答速度を改善する可能性があります。この取り込み層のドーピング濃度が低いため、ほぼ内因性半導体、I-Layerと呼ばれるため、この構造はPINフォトダイオードになります。
Avalanche Photodiode（APD）は、内部ゲインを持つフォトダイオードであり、光電子充填チューブに似た原理です。高い逆バイアス電圧（一般的にシリコン材料で100〜200V）を追加した後、イオン化衝突（雪崩破壊）効果を使用して、APDで約100の内部電流ゲインを取得できます。
シングルフォトン雪崩ダイオード（SPAD）は、GeigerモードのAPD（雪崩光子ダイオード）で動作する単一光子検出機能を備えた光電子検出雪崩ダイオードです。ラマン分光法、ポジトロン発光断層撮影、および蛍光寿命イメージング領域に適用されます。
シリコン光電子増倍体（SIPM）は、雪崩の故障電圧での作業の一種であり、雪崩数分解能とシリコン低光検出器の単一フォトン検出感度を備えた雪崩の光放射アレイの雪崩消光メカニズムを持っています。
ピンフォトダイオードは乗数効果がなく、しばしば短距離検出フィールドに適用されます。 APD Avalanche Photodiodeテクノロジーは比較的成熟しており、最も広く使用されている光検出器です。 APDの典型的なゲインは現在10〜100回です。光源は、APDが長距離テスト中に信号を持っていることを保証するために大幅に増加する必要があります。
1）SPADまたはSIPM / MPPCは、Geigerモードで動作するAPDであり、数十から数千倍に獲得できますが、システムと回路のコストは高くなっています。
2）SIPM / MPPCは複数のSPADの配列形式であり、複数のSPADを介してより高い検出可能な範囲とアレイ光源で使用することができるため、CMOSテクノロジーを統合する方が簡単で、大量生産スケールのコスト上の利点があります。さらに、SIPM動作電圧はほとんど30V未満であり、高電圧システムは必要ありません。主流の電子システムと統合しやすいため、内部100万レベルのゲインは、バックエンド読み出し回路のSIPM要件もよりシンプルにします。現在、SIPMは医療機器、レーザー検出および測定（LIDAR）、精密分析で広く使用されています。
放射線監視、安全検出、およびその他のフィールド、SIPMの継続的な開発により、より多くのフィールドに拡大します。
光検出器光電子試験
フォトセクターは通常、最初にウェーハをテストし、次にパッケージング後にデバイスで2番目のテストを実行して、最終的な特性分析とソート操作を完了する必要があります。光検出器が機能しているときは、逆バイアス電圧を適用してライトを引き出す必要があります。生成された電子穴のペアが注入され、光生成キャリアを完成させるため、通常、光検出器は逆状態で動作します。テスト中、暗電流、逆逆の分解電圧、接合容量、応答性、クロストークなどのパラメーターにより多くの注意が払われます。
デジタルソースメーターを使用してください
光電子検出器の光電パフォーマンスの特性評価
光電性性能パラメーターの特性評価に最適なツールの1つは、デジタルソースメジャーメーター（SMU）です。独立した電圧ソースまたは電流ソースとしてのデジタルソース測定メーターは、定数電圧、定電流、またはパルス信号を出力できます。また、電圧または電流測定の機器としてもできます。トリグトリガーをサポート、複数の機器リンケージ作業。光電子検出器の単一サンプルテストと複数のサンプル検証テストの場合、完全なテストスキームは、単一のデジタルソースメジャーメーター、複数のデジタルソースメジャーメーター、またはカードソースメジャーメーターを介して直接構築できます。
正確なデジタルソースメジャーメーター
光電子検出器の光電テストスキームを構築します
暗い電流
暗い電流は、照明なしでPIN / APDチューブによって形成される電流です。通常、PIN / APD自体の構造特性によって生成されます。これは通常μAグレード未満です。
SシリーズまたはPシリーズソースメジャーメーターを使用して、Sシリーズソースメジャーメーターの最小電流は100 PA、およびPシリーズソースメジャーメーターの最小電流は10 Paです。
サーキットのテスト
暗い電流のIV曲線
低レベルの電流（<1μA）を測定する場合、トリプル同軸コネクタとトリプル同軸ケーブルを使用できます。 3つの同軸ケーブルは、内側のコア（対応するコネクタは中心接点）で構成され、保護層（対応するコネクタは中央の円筒形の接触）、および外皮シールド層で構成されています。ソースメジャーメーターの保護端のテスト回路では、3つの同軸保護層と内側コアの間に等電位があるため、低電流テストの精度を改善できる漏れ電流発電はありません。
ソースメジャーメーターのインターフェイス
三軸アダプター
分解逆電圧
印加された逆電圧が特定の値を超えると、逆電流が突然増加し、この現象は電気分解と呼ばれます。その臨界電圧原因電気分解は、ダイオード逆分解電圧と呼ばれます。
デバイスのさまざまな仕様によると、電圧抵抗指数は一貫性がなく、テストに必要な機器も異なります。 SシリーズデスクトップソースメジャーメーターまたはPシリーズパルスソースメジャーメーターを300V未満で使用することをお勧めします。最大電圧は300V、300Vを超える分解電圧が推奨され、最大電圧は3500Vです。
接続回路
逆分解電圧IV曲線
CVテスト
接合容量は、フォトダイオードの重要な特性であり、帯域幅と応答に大きな影響を与えます。大きなPN接合面積を持つダイオードの接合体積が大きく、充電コンデンサも大きいことに注意する必要があります。逆バイアスアプリケーションでは、接合部の枯渇ゾーン幅を増やすと、接合容量が効果的に減少し、応答速度が向上します。 Photodiode CVテストスキームは、Sシリーズソースメジャーメーター、LCR、テストクランプボックス、およびアッパーコンピューターソフトウェアで構成されています。テスト回路と曲線図を以下に示します。
CVテスト接続回路
CV曲線
応答性
フォトダイオードの応答性は、発生した光電流（IP）と入射光電力（PIN）と指定された波長と逆バイアスで、通常はA / Wで定義されます。応答性は、量子効率の外部実施形態であり、R = IP / PINです。 SシリーズまたはPシリーズソースメジャーメーターを使用すると、Sシリーズソースメジャーメーターの最小電流は100 PAで、PシリーズSourceemeasureメーターの最小電流は10 Paです。
光学クロストークテスト（クロストーク）
LIDARフィールドでは、異なるラインを持つLIDAR製品で使用される光検出器の数は異なり、フォトセクター間の間隔は非常に少ないです。使用の過程で、同時に相互の光学的クロストークがあり、光学クロストークの存在はLidarの性能に深刻な影響を与えます。
光学クロストークは2つの形式を取ります。アレイの上の大きな角度での光入射は、隣接する光検出器に入り、フォトセクターに完全に吸収される前に吸収されます。第二に、大きな角度入射光の一部は、光感受性領域に入射するものではなく、光検出器間の相互接続層に入射し、隣接するデバイスの光感受性領域に反映されます。
アレイ検出器光学クロストークテストは、主にアレイDC Crosstalkテスト用です。これは、指定された逆バイアス、波長、光学電力の下で、アレイダイオードの任意の隣接単位光電流に対する光ユニットの光電流の比率の最大値を指します。
S/Pシリーズテストソリューション
CSシリーズマルチチャネルテストソリューション
試験Sシリーズ、Pシリーズ、またはCSシリーズマルチチャネルテストスキームによるテストをお勧めします。
このスキームは、主にCS1003C / CS1010CホストとCS100 / CS400サブカードで構成されています。これは、高チャネル密度、強力な同期トリガー関数、高デバイスの併用効率の特性を備えています。
CS1003C / CS1010C：カスタムフレーム、最大3 Gbpsまでのバックプレーンバス帯域幅を使用して、16トリガーバスをサポートし、マルチカード機器の高速通信のニーズを満たすために、CS1003Cには最大3サブカードのスロットがあり、CS1010Cには最大10サブカードのスロットがあります。
CS100サブカード：4つの象限作業能力、最大電圧300V、100 PAの最小電流、0.1％の出力精度、30Wの最大電力を備えたシングルカードシングルチャネルサブカード。最大10個のテストチャネル。
CS400サブカード：4つのチャネルを備えた単一のカード4チャンネルワードカード、最大電圧10V、最大電流200 mA、出力精度0.1％、単一チャネル2Wの最大電力; CS1010ホストテストチャネルで40を構築できます。
光カップリング（OC）電気性能テストソリューション
光カプラー（光カプラー、英語の略語OC）は、光電子分離器または光電子カプラーとしても知られており、フォトカプラーと呼ばれます。これは、電気信号を媒体として光で送信するデバイスです。通常、光透過、光受信、信号増幅の3つの部分で構成されています。インプット電気信号は、光発光ダイオード（LED）を駆動し、光電流を生成するために光学検出器が受信する特定の波長の光を放出します。これにより、電気の1つの明るい電気の変換が完了するため、入力、出力、分離の役割が機能します。
光カプラーの入力と出力は互いに分離されているため、電気信号の伝達は単方向であるため、良好な電気断熱能力と干渉防止能力を備えているため、さまざまな回路で広く使用されています。現在、それは最も多様で広く使用されている光電子装置の1つになっています。
光カップリングデバイスの場合、メインの電気性能特性化パラメーターは次のとおりです。フォワード電圧VF、逆電流IR、入力容量CIN、エミッタコレクターブレークダウン電圧BVCEO、電流変換比CTRなどです。
直接電圧VF
VFは、特定の動作電流でのLED自体の圧力降下を指します。一般的な低電力LEDは、通常、MA電流で前方動作電圧をテストします。パースSシリーズまたはPシリーズソースメジャーメーターは、テスト中に推奨されます。
VFテスト回路
逆漏れ電流IR
通常、最大逆電圧でフォトダイオードを通過する逆電流、通常はNAレベルでの逆漏れ電流です。テストSシリーズまたはPシリーズのSourceemeasureメーターには、象限に触れて作業する機能があり、回路を調整せずに負の電圧を出力できます。低レベルの電流（<1μA）を測定する場合は、3つの同軸コネクタとトリプル同軸ケーブルが推奨されます。
embitter-collectorブレークダウン電圧BVCEO
これは、出力電流が開回路の条件下で増加し始めたときのVCEO値を指します。デバイスのさまざまな仕様によると、電圧抵抗指数は一貫性がなく、テストに必要な機器も異なります。 SシリーズデスクトップソースメジャーメーターまたはPシリーズパルスソースメジャーメーターを300V未満で使用することをお勧めします。最大電圧は300Vです。
300Vを超える分解電圧が推奨され、最大電圧は3500Vです。
BVCEOテスト回路
電流転送比Ctr
電流伝達比CTR（電流転送比）、出力チューブの動作電圧が指定された値である場合、出力電流の比と光発光ダイオードの前方電流は現在の変換比CTRです。パースSシリーズまたはPシリーズソースメジャーメーターは、テスト中に推奨されます。
分離電圧
光カプラーの入力端と出力端の間の絶縁電圧抵抗。一般に、分離電圧が高く、テストには大きな電圧機器が必要です。 eシリーズソースメジャーメーターが推奨され、最大電圧は3500Vです。
分離電圧試験回路
孤立した静電容量cf
分離された静電容量CRは、光カップルされたデバイスの入力端子と出力端子間の容量値を指します。
テストスキームは、Sシリーズソースメジャーメーター、デジタルブリッジ、テストクランプボックス、およびアッパーコンピューターソフトウェアで構成されています。テスト回路と曲線図を以下に示します。
分離コンデンサテスト回路
CF曲線
結論
Wuhan Percise機器は、コアアルゴリズムとシステム統合テクノロジープラットフォームの利点に基づいて、半導体電動パフォーマンステスト機器開発に焦点を当てています。ユーザーのニーズに応じて、最も効率的で費用対効果の高い半導体テストソリューションを提供します。
概要
ダイオードは、光を電流に変換する半導体デバイスです。 p（正）とn（負）層の間に固有の層があります。フォトダイオードは、電流を生成するための入力として光エネルギーを受け入れます。フォトダイオードは、フォトセクター、光センサーまたはフォトセクター、一般的なフォトダイオード（PIN）、雪崩フォトダイオード（APD）、単一フォトンアバランシェダイオード（SPAD）、シリコン光運動材（SIPM / MPPC）とも呼ばれます。
PINジャンクションダイオードとしても知られるフォトダイオード（PIN）は、I型半導体の層がフォトダイオードPN接合部の中央で低く、枯渇領域の幅を増加させ、拡散運動の影響を減らし、応答速度を改善する可能性があります。この取り込み層のドーピング濃度が低いため、ほぼ内因性半導体、I-Layerと呼ばれるため、この構造はPINフォトダイオードになります。
Avalanche Photodiode（APD）は、内部ゲインを持つフォトダイオードであり、光電子充填チューブに似た原理です。高い逆バイアス電圧（一般的にシリコン材料で100〜200V）を追加した後、イオン化衝突（雪崩破壊）効果を使用して、APDで約100の内部電流ゲインを取得できます。
シングルフォトン雪崩ダイオード（SPAD）は、GeigerモードのAPD（雪崩光子ダイオード）で動作する単一光子検出機能を備えた光電子検出雪崩ダイオードです。ラマン分光法、ポジトロン発光断層撮影、および蛍光寿命イメージング領域に適用されます。
シリコン光電子増倍体（SIPM）は、雪崩の故障電圧での作業の一種であり、雪崩数分解能とシリコン低光検出器の単一フォトン検出感度を備えた雪崩の光放射アレイの雪崩消光メカニズムを持っています。
ピンフォトダイオードは乗数効果がなく、しばしば短距離検出フィールドに適用されます。 APD Avalanche Photodiodeテクノロジーは比較的成熟しており、最も広く使用されている光検出器です。 APDの典型的なゲインは現在10〜100回です。光源は、APDが長距離テスト中に信号を持っていることを保証するために大幅に増加する必要があります。
1）SPADまたはSIPM / MPPCは、Geigerモードで動作するAPDであり、数十から数千倍に獲得できますが、システムと回路のコストは高くなっています。
2）SIPM / MPPCは複数のSPADの配列形式であり、複数のSPADを介してより高い検出可能な範囲とアレイ光源で使用することができるため、CMOSテクノロジーを統合する方が簡単で、大量生産スケールのコスト上の利点があります。さらに、SIPM動作電圧はほとんど30V未満であり、高電圧システムは必要ありません。主流の電子システムと統合しやすいため、内部100万レベルのゲインは、バックエンド読み出し回路のSIPM要件もよりシンプルにします。現在、SIPMは医療機器、レーザー検出および測定（LIDAR）、精密分析で広く使用されています。
放射線監視、安全検出、およびその他のフィールド、SIPMの継続的な開発により、より多くのフィールドに拡大します。
光検出器光電子試験
フォトセクターは通常、最初にウェーハをテストし、次にパッケージング後にデバイスで2番目のテストを実行して、最終的な特性分析とソート操作を完了する必要があります。光検出器が機能しているときは、逆バイアス電圧を適用してライトを引き出す必要があります。生成された電子穴のペアが注入され、光生成キャリアを完成させるため、通常、光検出器は逆状態で動作します。テスト中、暗電流、逆逆の分解電圧、接合容量、応答性、クロストークなどのパラメーターにより多くの注意が払われます。
デジタルソースメーターを使用してください
光電子検出器の光電パフォーマンスの特性評価
光電性性能パラメーターの特性評価に最適なツールの1つは、デジタルソースメジャーメーター（SMU）です。独立した電圧ソースまたは電流ソースとしてのデジタルソース測定メーターは、定数電圧、定電流、またはパルス信号を出力できます。また、電圧または電流測定の機器としてもできます。トリグトリガーをサポート、複数の機器リンケージ作業。光電子検出器の単一サンプルテストと複数のサンプル検証テストの場合、完全なテストスキームは、単一のデジタルソースメジャーメーター、複数のデジタルソースメジャーメーター、またはカードソースメジャーメーターを介して直接構築できます。
正確なデジタルソースメジャーメーター
光電子検出器の光電テストスキームを構築します
暗い電流
暗い電流は、照明なしでPIN / APDチューブによって形成される電流です。通常、PIN / APD自体の構造特性によって生成されます。これは通常μAグレード未満です。
SシリーズまたはPシリーズソースメジャーメーターを使用して、Sシリーズソースメジャーメーターの最小電流は100 PA、およびPシリーズソースメジャーメーターの最小電流は10 Paです。
サーキットのテスト
暗い電流のIV曲線
低レベルの電流（<1μA）を測定する場合、トリプル同軸コネクタとトリプル同軸ケーブルを使用できます。 3つの同軸ケーブルは、内側のコア（対応するコネクタは中心接点）で構成され、保護層（対応するコネクタは中央の円筒形の接触）、および外皮シールド層で構成されています。ソースメジャーメーターの保護端のテスト回路では、3つの同軸保護層と内側コアの間に等電位があるため、低電流テストの精度を改善できる漏れ電流発電はありません。
ソースメジャーメーターのインターフェイス
三軸アダプター
分解逆電圧
印加された逆電圧が特定の値を超えると、逆電流が突然増加し、この現象は電気分解と呼ばれます。その臨界電圧原因電気分解は、ダイオード逆分解電圧と呼ばれます。
デバイスのさまざまな仕様によると、電圧抵抗指数は一貫性がなく、テストに必要な機器も異なります。 SシリーズデスクトップソースメジャーメーターまたはPシリーズパルスソースメジャーメーターを300V未満で使用することをお勧めします。最大電圧は300V、300Vを超える分解電圧が推奨され、最大電圧は3500Vです。
接続回路
逆分解電圧IV曲線
CVテスト
接合容量は、フォトダイオードの重要な特性であり、帯域幅と応答に大きな影響を与えます。大きなPN接合面積を持つダイオードの接合体積が大きく、充電コンデンサも大きいことに注意する必要があります。逆バイアスアプリケーションでは、接合部の枯渇ゾーン幅を増やすと、接合容量が効果的に減少し、応答速度が向上します。 Photodiode CVテストスキームは、Sシリーズソースメジャーメーター、LCR、テストクランプボックス、およびアッパーコンピューターソフトウェアで構成されています。テスト回路と曲線図を以下に示します。
CVテスト接続回路
CV曲線
応答性
フォトダイオードの応答性は、発生した光電流（IP）と入射光電力（PIN）と指定された波長と逆バイアスで、通常はA / Wで定義されます。応答性は、量子効率の外部実施形態であり、R = IP / PINです。 SシリーズまたはPシリーズソースメジャーメーターを使用すると、Sシリーズソースメジャーメーターの最小電流は100 PAで、PシリーズSourceemeasureメーターの最小電流は10 Paです。
光学クロストークテスト（クロストーク）
LIDARフィールドでは、異なるラインを持つLIDAR製品で使用される光検出器の数は異なり、フォトセクター間の間隔は非常に少ないです。使用の過程で、同時に相互の光学的クロストークがあり、光学クロストークの存在はLidarの性能に深刻な影響を与えます。
光学クロストークは2つの形式を取ります。アレイの上の大きな角度での光入射は、隣接する光検出器に入り、フォトセクターに完全に吸収される前に吸収されます。第二に、大きな角度入射光の一部は、光感受性領域に入射するものではなく、光検出器間の相互接続層に入射し、隣接するデバイスの光感受性領域に反映されます。
アレイ検出器光学クロストークテストは、主にアレイDC Crosstalkテスト用です。これは、指定された逆バイアス、波長、光学電力の下で、アレイダイオードの任意の隣接単位光電流に対する光ユニットの光電流の比率の最大値を指します。
S/Pシリーズテストソリューション
CSシリーズマルチチャネルテストソリューション
試験Sシリーズ、Pシリーズ、またはCSシリーズマルチチャネルテストスキームによるテストをお勧めします。
このスキームは、主にCS1003C / CS1010CホストとCS100 / CS400サブカードで構成されています。これは、高チャネル密度、強力な同期トリガー関数、高デバイスの併用効率の特性を備えています。
CS1003C / CS1010C：カスタムフレーム、最大3 Gbpsまでのバックプレーンバス帯域幅を使用して、16トリガーバスをサポートし、マルチカード機器の高速通信のニーズを満たすために、CS1003Cには最大3サブカードのスロットがあり、CS1010Cには最大10サブカードのスロットがあります。
CS100サブカード：4つの象限作業能力、最大電圧300V、100 PAの最小電流、0.1％の出力精度、30Wの最大電力を備えたシングルカードシングルチャネルサブカード。最大10個のテストチャネル。
CS400サブカード：4つのチャネルを備えた単一のカード4チャンネルワードカード、最大電圧10V、最大電流200 mA、出力精度0.1％、単一チャネル2Wの最大電力; CS1010ホストテストチャネルで40を構築できます。
光カップリング（OC）電気性能テストソリューション
光カプラー（光カプラー、英語の略語OC）は、光電子分離器または光電子カプラーとしても知られており、フォトカプラーと呼ばれます。これは、電気信号を媒体として光で送信するデバイスです。通常、光透過、光受信、信号増幅の3つの部分で構成されています。インプット電気信号は、光発光ダイオード（LED）を駆動し、光電流を生成するために光学検出器が受信する特定の波長の光を放出します。これにより、電気の1つの明るい電気の変換が完了するため、入力、出力、分離の役割が機能します。
光カプラーの入力と出力は互いに分離されているため、電気信号の伝達は単方向であるため、良好な電気断熱能力と干渉防止能力を備えているため、さまざまな回路で広く使用されています。現在、それは最も多様で広く使用されている光電子装置の1つになっています。
光カップリングデバイスの場合、メインの電気性能特性化パラメーターは次のとおりです。フォワード電圧VF、逆電流IR、入力容量CIN、エミッタコレクターブレークダウン電圧BVCEO、電流変換比CTRなどです。
直接電圧VF
VFは、特定の動作電流でのLED自体の圧力降下を指します。一般的な低電力LEDは、通常、MA電流で前方動作電圧をテストします。パースSシリーズまたはPシリーズソースメジャーメーターは、テスト中に推奨されます。
VFテスト回路
逆漏れ電流IR
通常、最大逆電圧でフォトダイオードを通過する逆電流、通常はNAレベルでの逆漏れ電流です。テストSシリーズまたはPシリーズのSourceemeasureメーターには、象限に触れて作業する機能があり、回路を調整せずに負の電圧を出力できます。低レベルの電流（<1μA）を測定する場合は、3つの同軸コネクタとトリプル同軸ケーブルが推奨されます。
embitter-collectorブレークダウン電圧BVCEO
これは、出力電流が開回路の条件下で増加し始めたときのVCEO値を指します。デバイスのさまざまな仕様によると、電圧抵抗指数は一貫性がなく、テストに必要な機器も異なります。 SシリーズデスクトップソースメジャーメーターまたはPシリーズパルスソースメジャーメーターを300V未満で使用することをお勧めします。最大電圧は300Vです。
300Vを超える分解電圧が推奨され、最大電圧は3500Vです。
BVCEOテスト回路
電流転送比Ctr
電流伝達比CTR（電流転送比）、出力チューブの動作電圧が指定された値である場合、出力電流の比と光発光ダイオードの前方電流は現在の変換比CTRです。パースSシリーズまたはPシリーズソースメジャーメーターは、テスト中に推奨されます。
分離電圧
光カプラーの入力端と出力端の間の絶縁電圧抵抗。一般に、分離電圧が高く、テストには大きな電圧機器が必要です。 eシリーズソースメジャーメーターが推奨され、最大電圧は3500Vです。
分離電圧試験回路
孤立した静電容量cf
分離された静電容量CRは、光カップルされたデバイスの入力端子と出力端子間の容量値を指します。
テストスキームは、Sシリーズソースメジャーメーター、デジタルブリッジ、テストクランプボックス、およびアッパーコンピューターソフトウェアで構成されています。テスト回路と曲線図を以下に示します。
分離コンデンサテスト回路
CF曲線
結論
Wuhan Percise機器は、コアアルゴリズムとシステム統合テクノロジープラットフォームの利点に基づいて、半導体電動パフォーマンステスト機器開発に焦点を当てています。ユーザーのニーズに応じて、最も効率的で費用対効果の高い半導体テストソリューションを提供します。
