研究背景

從古代的烽火臺到如今的光通信領域,，光作為一種可以承載信息的載體一直被廣泛應用,。其中，光電探測器基于光電效應的原理,，可將光信號轉(zhuǎn)換為電信號（響應速度快,、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。

光電探測器根據(jù)其工作原理和結構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體PN結和內(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結電容進行介紹,。

一,、測試對象·PN結電容

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

在PN結處,，會因為外加電壓產(chǎn)生一定電荷積累,，這就是結電容效應，PN結電容=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，結電容可以忽略,，PN結還是單向?qū)ā?/span>

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

二,、測試要求

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

三,、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,。

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,。