अवलोकन
डायोड एक अर्धचालक उपकरण है जो प्रकाश को वर्तमान में परिवर्तित करता है। पी (सकारात्मक) और एन (नकारात्मक) परतों के बीच एक आंतरिक परत है।फोटोड विद्युत धारा उत्पन्न करने के लिए प्रकाश ऊर्जा को इनपुट के रूप में स्वीकार करता हैफोटोड को फोटोडैक्टर, फोटोसेंसर या फोटोडैक्टर के नाम से भी जाना जाता है, सामान्य फोटोड (पीआईएन), हिमस्खलन फोटोड (एपीडी), एकल फोटॉन हिमस्खलन डायोड (एसपीएडी),सिलिकॉन फोटोमल्टिप्लायर (SiPM / MPPC).
फोटोड (पीआईएन) जिसे पिन जंक्शन डायोड के नाम से भी जाना जाता है, जहां फोटोडायोड पीएन जंक्शन के बीच में आई-टाइप सेमीकंडक्टर की एक परत कम है, यह उपभोग क्षेत्र की चौड़ाई बढ़ा सकती है,प्रसार आंदोलन के प्रभाव को कम करने और प्रतिक्रिया की गति में सुधारइस समावेशन परत की कम डोपिंग सांद्रता के कारण, लगभग अंतर्निहित अर्धचालक, यह आई-परत कहा जाता है, तो इस संरचना पिन photodiode बन जाता है;
हिमस्खलन फोटोड (अंग्रेजीः Avalanche photodiode) एक आंतरिक लाभ वाला फोटोड है, जो एक फोटोमल्टिप्लायर ट्यूब के समान सिद्धांत है। एक उच्च रिवर्स पूर्वाग्रह वोल्टेज (आमतौर पर सिलिकॉन सामग्री में 100-200V) जोड़ने के बाद, यह एक उच्च रिवर्स पूर्वाग्रह वोल्टेज (आमतौर पर सिलिकॉन सामग्री में 100-200V) के साथ एक फोटोडायोड है।एपीडी में आन्तरिक वर्तमान लाभ लगभग 100 का आयनकरण टकराव (स्खलन टूटना) प्रभाव का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है;
एकल फोटॉन हिमस्खलन डायोड (SPAD) एक फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन हिमस्खलन डायोड है जिसमें एकल फोटॉन डिटेक्शन क्षमता है जो गीगर मोड में एपीडी (एवलैंच फोटॉन डायोड) में काम करती है।रामन स्पेक्ट्रोस्कोपी पर लागू, पॉजिट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफी, और फ्लोरोसेंस लाइफटाइम इमेजिंग क्षेत्र;
सिलिकॉन फोटोमल्टिप्लायर (SiPM) एक प्रकार का हिमस्खलन टूटने वोल्टेज पर काम कर रहा है और समानांतर में हिमस्खलन photodiode सरणी की हिमस्खलन बुझाने तंत्र है,उत्कृष्ट फोटॉन संख्या संकल्प और एकल फोटॉन का पता लगाने संवेदनशीलता के साथ सिलिकॉन कम प्रकाश डिटेक्टर, उच्च लाभ, उच्च संवेदनशीलता, कम पूर्वाग्रह वोल्टेज, चुंबकीय क्षेत्र के प्रति संवेदनशील नहीं, कॉम्पैक्ट संरचना के साथ।
पिन फोटोड में गुणक प्रभाव नहीं होता है और अक्सर कम दूरी के डिटेक्शन फील्ड में लागू किया जाता है। एपीडी हिमस्खलन फोटोड तकनीक अपेक्षाकृत परिपक्व है और सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला फोटोडटेक्टर है।एपीडी का सामान्य लाभ वर्तमान में 10-100 गुना है।यह सुनिश्चित करने के लिए कि एपीडी में लंबी दूरी के परीक्षण के दौरान संकेत हो, प्रकाश स्रोत को काफी बढ़ाना होगा।एसपीएडी एकल फोटॉन हिमस्खलन डायोड और एसआईपीएम / एमपीपीसी सिलिकॉन फोटोमल्टिप्लायर मुख्य रूप से लाभ क्षमता को हल करने और बड़े आकार के सरणियों के कार्यान्वयन के लिए मौजूद हैं:
1) एसपीएडी या सीपीएम/एमपीपीसी एक एपीडी है जो गीगर मोड में काम करता है, जो दसियों से हजारों गुना लाभ प्राप्त कर सकता है, लेकिन सिस्टम और सर्किट की लागत अधिक है;
2) SiPM/MPPC एकाधिक SPAD का एक सरणी रूप है, जो एकाधिक SPAD के माध्यम से सरणी प्रकाश स्रोत के साथ अधिक उच्च पता लगाने योग्य सीमा प्राप्त कर सकता है और उपयोग कर सकता है,तो यह CMOS प्रौद्योगिकी को एकीकृत करने के लिए आसान है और बड़े पैमाने पर उत्पादन के पैमाने की लागत लाभ हैइसके अतिरिक्त, जैसा कि SiPM ऑपरेटिंग वोल्टेज ज्यादातर 30V से कम है, उच्च वोल्टेज प्रणाली की आवश्यकता नहीं है, मुख्यधारा के इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के साथ एकीकृत करना आसान है,आंतरिक मिलियन-स्तर लाभ भी बैक-एंड रीडआउट सर्किट के लिए SiPM आवश्यकताओं को सरल बनाता हैवर्तमान में, SiPM का व्यापक रूप से चिकित्सा उपकरणों, लेजर डिटेक्शन और माप (LiDAR), परिशुद्धता विश्लेषण,
विकिरण निगरानी, सुरक्षा का पता लगाने और अन्य क्षेत्रों में, SiPM के निरंतर विकास के साथ, यह अधिक क्षेत्रों में विस्तार करेगा।
फोटोडेटेक्टर फोटोइलेक्ट्रिक परीक्षण
फोटोडटेक्टरों को आम तौर पर सबसे पहले वेफर का परीक्षण करने की आवश्यकता होती है, फिर अंतिम विशेषता विश्लेषण और छँटाई ऑपरेशन को पूरा करने के लिए पैकेजिंग के बाद डिवाइस पर एक दूसरा परीक्षण करने की आवश्यकता होती है।जब फोटोडेटेक्टर काम कर रहा होप्रकाश को बाहर निकालने के लिए एक उल्टा पूर्वाग्रह वोल्टेज लगाने की आवश्यकता होती है। उत्पन्न इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े को फोटोजेनेरेटेड वाहक को पूरा करने के लिए इंजेक्ट किया जाता है।तो photodetectors आमतौर पर विपरीत स्थिति में काम करते हैंपरीक्षण के दौरान, डार्क करंट, रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज, जंक्शन कैपेसिटींस, रिस्पॉन्सिविटी और क्रॉसस्टॉक जैसे मापदंडों पर अधिक ध्यान दिया जाता है।
डिजिटल स्रोत माप मीटर का प्रयोग करें
फोटोडेटेक्टरों के फोटोइलेक्ट्रिक प्रदर्शन की विशेषता
फोटोइलेक्ट्रिक प्रदर्शन मापदंडों की विशेषता के लिए सबसे अच्छे उपकरणों में से एक डिजिटल स्रोत माप मीटर (एसएमयू) है।स्वतंत्र वोल्टेज स्रोत या धारा स्रोत के रूप में डिजिटल स्रोत माप मीटर, निरंतर वोल्टेज, निरंतर धारा, या पल्स सिग्नल आउटपुट कर सकता है, वोल्टेज या धारा माप के लिए एक उपकरण के रूप में भी हो सकता है; ट्रिगर ट्रिगर का समर्थन करता है, कई उपकरणों के लिंक कार्य;फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्टर एकल नमूना परीक्षण और कई नमूने सत्यापन परीक्षण के लिए, एक एकल डिजिटल स्रोत माप मीटर, कई डिजिटल स्रोत माप मीटर या कार्ड स्रोत माप मीटर के माध्यम से सीधे एक पूरी परीक्षण योजना बनाई जा सकती है।
सटीक डिजिटल स्रोत माप मीटर
फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्टर की फोटोइलेक्ट्रिक परीक्षण योजना का निर्माण
अंधेरी धारा
डार्क करंट वह करंट है जो बिना रोशनी के पिन/एपीडी ट्यूब द्वारा बनता है; यह अनिवार्य रूप से पिन/एपीडी के संरचनात्मक गुणों से उत्पन्न होता है, जो आमतौर पर μA ग्रेड से नीचे होता है।
एस श्रृंखला या पी श्रृंखला स्रोत माप मीटर का उपयोग करते हुए, एस श्रृंखला स्रोत माप मीटर का न्यूनतम वर्तमान है100 पीए, और पी श्रृंखला स्रोत माप मीटर का न्यूनतम वर्तमान 10 पीए है।
परीक्षण सर्किट
डार्क करंट का IV वक्र
कम स्तर के धारा ((< 1 μA) को मापने के लिए, ट्रिपल समाक्षीय कनेक्टर और ट्रिपल समाक्षीय केबलों का उपयोग किया जा सकता है।तीन समाक्षीय केबल आंतरिक कोर से बना है (संबंधित कनेक्टर केंद्रीय संपर्क है), सुरक्षात्मक परत (अनुरूप कनेक्टर मध्य बेलनाकार संपर्क है), और बाहरी त्वचा परिरक्षण परत। स्रोत माप मीटर के सुरक्षात्मक अंत के परीक्षण सर्किट में,क्योंकि तीन समाक्षीय सुरक्षा परत और आंतरिक कोर के बीच समान क्षमता है।, कोई रिसाव नहीं होगा वर्तमान पीढ़ी, जो कम करंट परीक्षण की सटीकता में सुधार कर सकते हैं।
स्रोत माप मीटर के इंटरफेस
त्रिअक्षीय एडाप्टर
ब्रेकडाउन रिवर्स वोल्टेज
जब लागू रिवर्स वोल्टेज एक निश्चित मूल्य से अधिक हो जाता है, तो रिवर्स करंट अचानक बढ़ जाएगा, इस घटना को विद्युत ब्रेकडाउन कहा जाता है।विद्युत टूटने का कारण डायोड रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज कहलाता है।
उपकरण के विभिन्न विनिर्देशों के अनुसार, वोल्टेज प्रतिरोध सूचकांक सुसंगत नहीं है, और परीक्षण के लिए आवश्यक उपकरण भी अलग है।यह S श्रृंखला डेस्कटॉप स्रोत माप मीटर या 300V से नीचे पी श्रृंखला पल्स स्रोत माप मीटर का उपयोग करने के लिए सिफारिश की है, अधिकतम वोल्टेज 300V है, ब्रेकडाउन वोल्टेज 300V से ऊपर की सिफारिश की जाती है, और अधिकतम वोल्टेज 3500V है।
कनेक्शन सर्किट
रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज IV वक्र
सी-वी परीक्षण
जंक्शन क्षमता फोटोड का एक महत्वपूर्ण गुण है और इसका बैंडविड्थ और प्रतिक्रिया पर बहुत प्रभाव पड़ता है।यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक बड़े पीएन जंक्शन क्षेत्र के साथ डायोड में एक बड़ा जंक्शन वॉल्यूम है और इसमें एक बड़ा चार्जिंग कैपेसिटर भी हैरिवर्स बायस एप्लिकेशन में, जंक्शन की समाप्ति क्षेत्र चौड़ाई को बढ़ाना प्रभावी रूप से जंक्शन क्षमता को कम करता है और प्रतिक्रिया गति को बढ़ाता है।फोटोडायोड सी-वी परीक्षण योजना में एस श्रृंखला स्रोत माप मीटर शामिल है, एलसीआर, परीक्षण क्लैंप बॉक्स और ऊपरी कंप्यूटर सॉफ्टवेयर। परीक्षण सर्किट और वक्र आरेख नीचे दिखाए गए हैं।
सीवी परीक्षण कनेक्शन सर्किट
सीवी वक्र
उत्तरदायित्व
फोटोड की प्रतिक्रियाशीलता को निर्दिष्ट तरंग दैर्ध्य और उल्टा पक्षपात पर उत्पन्न फोटो करंट (आईपी) और आवेगी प्रकाश शक्ति (पीआईएन) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, आमतौर पर ए/डब्ल्यू में।प्रतिक्रियाशीलता क्वांटम दक्षता के परिमाण से संबंधित है, जो क्वांटम दक्षता का बाहरी अवतार है, और प्रतिक्रियाशीलता R=IP/Pin है। S श्रृंखला या P श्रृंखला स्रोत माप मीटर का उपयोग करके,एस श्रृंखला स्रोत माप मीटर का न्यूनतम वर्तमान 100 पीए है, और पी श्रृंखला स्रोतमाप मीटर का न्यूनतम प्रवाह 10 पीए है।
ऑप्टिकल क्रॉसस्टॉक परीक्षण (क्रॉसस्टॉक)
लिडर क्षेत्र में विभिन्न रेखाओं वाले लिडर उत्पादों में प्रयुक्त फोटोडटेक्टरों की संख्या भिन्न होती है, और फोटोडटेक्टरों के बीच का अंतराल बहुत छोटा होता है।एक ही समय में आपसी ऑप्टिकल क्रॉसटॉक होगा, और ऑप्टिकल क्रॉसटॉक का अस्तित्व लीडर के प्रदर्शन को गंभीर रूप से प्रभावित करेगा।
ऑप्टिकल क्रॉसटॉक दो रूपों में होता है: एरे के ऊपर एक बड़े कोण पर आने वाला प्रकाश आसन्न फोटोडेटेक्टर में प्रवेश करता है और फोटोडेटेक्टर द्वारा पूरी तरह से अवशोषित होने से पहले अवशोषित हो जाता है; दूसरा,बड़े कोण वाली आगमन रोशनी का एक भाग प्रकाश संवेदनशील क्षेत्र के लिए आगमन नहीं है, लेकिन फोटो डिटेक्टरों के बीच इंटरकनेक्टिंग लेयर के पास होता है और आसन्न डिवाइस के फोटोसेंसिटिव क्षेत्र में परिलक्षित होता है।
सरणी डिटेक्टर ऑप्टिकल क्रॉसट्रॉक परीक्षण मुख्य रूप से सरणी डीसी क्रॉसट्रॉक परीक्षण के लिए है,जो प्रकाश इकाई के फोटो करंट के अनुपात के अधिकतम मूल्य को निर्दिष्ट रिवर्स पूर्वाग्रह के तहत सरणी डायोड में किसी भी आसन्न इकाई फोटो करंट के लिए संदर्भित करता है, तरंग दैर्ध्य और ऑप्टिकल शक्ति।
एस/पी श्रृंखला परीक्षण समाधान
सीएस श्रृंखला बहु-चैनल परीक्षण समाधान
परीक्षण एस श्रृंखला, पी श्रृंखला या सीएस श्रृंखला बहु-चैनल परीक्षण योजना द्वारा परीक्षण की सिफारिश की जाती है।
यह योजना मुख्य रूप से CS1003C / CS1010C मेजबान और CS100 / CS400 उपकार्ड से बनी है, जिसमें उच्च चैनल घनत्व की विशेषताएं हैं,मजबूत सिंक्रोन ट्रिगर फंक्शन और उच्च बहु-उपकरण संयोजन दक्षता.
CS1003C / CS1010C: कस्टम फ्रेम का उपयोग करना, 3 Gbps तक बैकप्लेन बस बैंडविड्थ, 16 ट्रिगर बस का समर्थन करना, मल्टी-कार्ड उपकरणों की उच्च गति संचार की जरूरतों को पूरा करना,CS1003C में 3 सबकार्ड के लिए स्लॉट है, CS1010C में 10 सबकार्ड के लिए स्लॉट है।
CS100 सबकार्डः चार क्वाड्रेंट कार्य क्षमता के साथ एकल कार्ड एकल चैनल सबकार्ड, अधिकतम वोल्टेज 300V, न्यूनतम धारा 100pA, आउटपुट सटीकता 0.1%, अधिकतम शक्ति 30W;10 परीक्षण चैनलों तक.
CS400 उपकार्डः एक एकल कार्ड चार-चैनल शब्द कार्ड 4 चैनलों के साथ, अधिकतम वोल्टेज 10V, अधिकतम वर्तमान 200 mA, आउटपुट सटीकता 0.1%, एकल चैनलअधिकतम शक्ति 2W; CS1010 मेजबान परीक्षण चैनलों के साथ 40 का निर्माण कर सकते हैं।
ऑप्टिकल युग्मन (OC) विद्युत प्रदर्शन परीक्षण समाधान
ऑप्टिकल कपलर (ऑप्टिकल कपलर, अंग्रेजी संक्षिप्त नाम OC) को फोटोइलेक्ट्रिक सेपरेटर या फोटोइलेक्ट्रिक कपलर के रूप में भी जाना जाता है।यह एक ऐसा उपकरण है जो प्रकाश के माध्यम से विद्युत संकेत प्रसारित करता है. यह आम तौर पर तीन भागों से बना होता हैः प्रकाश संचरण, प्रकाश ग्रहण और संकेत प्रवर्धन। इनपुट विद्युत संकेत एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) को संचालित करता है,यह प्रकाश की एक निश्चित तरंग दैर्ध्य उत्सर्जित करने के लिए कारण, जो ऑप्टिकल डिटेक्टर द्वारा एक फोटो करंट उत्पन्न करने के लिए प्राप्त किया जाता है, जिसे आगे बढ़ाया जाता है और आउटपुट किया जाता है। इससे बिजली का एक प्रकाश एक बिजली में रूपांतरण पूरा हो जाता है,इस प्रकार इनपुट की भूमिका निभा रहा है, आउटपुट और अलगाव।
चूंकि ऑप्टिकल कपलर का इनपुट और आउटपुट एक दूसरे से अलग हैं, इसलिए विद्युत संकेतों का संचरण एक दिशात्मक है,तो यह अच्छा विद्युत इन्सुलेशन क्षमता और विरोधी हस्तक्षेप क्षमता हैवर्तमान में, यह सबसे विविध और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले फोटोइलेक्ट्रिक उपकरणों में से एक बन गया है।
ऑप्टिकल युग्मन उपकरणों के लिए मुख्य विद्युत प्रदर्शन विशेषता पैरामीटर हैंः आगे वोल्टेज VF, रिवर्स वर्तमान IR, इनपुट क्षमता CIN,उत्सर्जक-संग्रहक ब्रेकडाउन वोल्टेज BVcEo, वर्तमान रूपांतरण अनुपात CTR आदि।
प्रत्यक्ष वोल्टेज VF
वीएफ एक दिए गए कार्य करंट पर एलईडी के दबाव में गिरावट को संदर्भित करता है। आम कम शक्ति वाले एलईडी आमतौर पर एमए करंट के साथ आगे के कार्य वोल्टेज का परीक्षण करते हैं।परीक्षण के दौरान पर्थ एस श्रृंखला या पी श्रृंखला स्रोत माप मीटर की सिफारिश की जाती है.
वीएफ परीक्षण सर्किट
रिवर्स लीक करंट IR
आमतौर पर अधिकतम रिवर्स वोल्टेज पर फोटोड के माध्यम से बहने वाली रिवर्स करंट, आमतौर पर रिवर्स लीकज करंट nA स्तर पर होता है।परीक्षण S श्रृंखला या P श्रृंखला स्रोत माप मीटर में चार चतुर्भुजों में काम करने की क्षमता है, यह सर्किट को समायोजित किए बिना नकारात्मक वोल्टेज आउटपुट कर सकता है। कम स्तर के वर्तमान (< 1 μ A) को मापने के लिए, तीन समाक्षीय कनेक्टर और ट्रिपल समाक्षीय केबलों की सिफारिश की जाती है।
इम्बिटर-कलेक्टर ब्रेकडाउन वोल्टेज BVcEO
यह VcEo मूल्य को संदर्भित करता है जब आउटपुट वर्तमान खुली सर्किट की स्थिति में बढ़ना शुरू होता है। डिवाइस के विभिन्न विनिर्देशों के अनुसार,वोल्टेज प्रतिरोध सूचकांक सुसंगत नहीं है, और परीक्षण के लिए आवश्यक उपकरण भी अलग है। एस श्रृंखला डेस्कटॉप स्रोत माप मीटर या पी श्रृंखला पल्स स्रोत माप मीटर 300V से कम का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है,अधिकतम वोल्टेज 300V है,
300V से अधिक ब्रेकडाउन वोल्टेज की सिफारिश की जाती है, और अधिकतम वोल्टेज 3500V है।
बीवीसीईओ परीक्षण सर्किट
वर्तमान हस्तांतरण अनुपात CTR
वर्तमान हस्तांतरण अनुपात CTR (Current Transfer Ratio), जब आउटपुट ट्यूब का ऑपरेटिंग वोल्टेज निर्दिष्ट मान है,प्रकाश उत्सर्जक डायोड की आउटपुट धारा और आगे की धारा का अनुपात वर्तमान रूपांतरण अनुपात CTR हैपरीक्षण के दौरान पर्थ एस श्रृंखला या पी श्रृंखला स्रोत माप मीटर की सिफारिश की जाती है।
अलगाव वोल्टेज
ऑप्टिकल कपलर के इनपुट और आउटपुट अंत के बीच इन्सुलेशन वोल्टेज प्रतिरोध। आम तौर पर, इन्सुलेशन वोल्टेज अधिक होता है और परीक्षण के लिए बड़े वोल्टेज वाले उपकरण की आवश्यकता होती है।ई श्रृंखला स्रोत माप मीटर की सिफारिश की जाती है, और अधिकतम वोल्टेज 3500V है।
अलगाव वोल्टेज परीक्षण सर्किट
पृथक क्षमता Cf
पृथक क्षमता Cr फोटोकप्युलेटेड डिवाइस के इनपुट और आउटपुट टर्मिनलों के बीच क्षमता मूल्य को संदर्भित करता है।
परीक्षण योजना में एस श्रृंखला स्रोत माप मीटर, डिजिटल ब्रिज, परीक्षण क्लैंप बॉक्स और ऊपरी कंप्यूटर सॉफ्टवेयर शामिल हैं। परीक्षण सर्किट और वक्र आरेख नीचे दिखाए गए हैं।
अलगाव संधारित्र परीक्षण सर्किट
Cf वक्र
निष्कर्ष
वुहान PERCISE उपकरण को मुख्य एल्गोरिथ्म और सिस्टम एकीकरण प्रौद्योगिकी प्लेटफॉर्म के लाभों के आधार पर अर्धचालक विद्युत प्रदर्शन परीक्षण उपकरण विकास पर केंद्रित किया गया है।उच्च परिशुद्धता डिजिटल स्रोत माप मीटर का पहला स्वतंत्र अनुसंधान और विकासधड़कन स्रोत माप मीटर, संकीर्ण धड़कन स्रोत माप मीटर, एकीकृत कार्ड स्रोत माप मीटर उत्पादों का व्यापक रूप से अर्धचालक उपकरण सामग्री और परीक्षण क्षेत्र के विश्लेषण में उपयोग किया जाता है।उपयोगकर्ताओं की आवश्यकताओं के अनुसारहम सबसे कुशल, लागत प्रभावी अर्धचालक परीक्षण समाधान प्रदान करते हैं।