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用实测理解性能,光电二极管八项测试分析

2023-05-09

浏览量(3419)

本文以光电二极管(PD S1337-66BR)的实际测试方法和测试结果为例,通过真实的实验数据帮助大家去进一步理解PD整体参数性能和使用方式后续滨松会不定时更新相关实验内容。

image.png

S1337-66BR是一款硅基光电二极管,感光面积6*6 平方毫米,窗口材料为填充树脂。本次测试环境温度在25℃,主要测试项目包含:启动测试、暗电流测试、光灵敏度测试、线性上限测试。



启动测试

当PD拿到手后,如何快速测试PD是否正常?


可以直接在室内照明下,使用万用表来快速测试PD是否正常,室内照明下,PD的短路电流:~几 uA,开路电压:~零点几 V的水平。

如何通过万用表测试PD,可以测量PD的哪些数据?


可直接将万用表表笔接上PD引脚,部分测试图片如下:

image.png

万用表测试结果如下:

image.png

测试结果如下:

  • 通过这些数据可辨别,光电二极管的阴阳极; 

  • 随着入射光强变大,正向电阻越大,反向电阻越小;
  • 二极管的正向电压不随光强改变。



暗电流测试

如何测试PD暗电流?


PD的暗电流测试最重要的是将PD进行避光,如暗室、暗箱、遮光布等。由于PD的暗电流在pA量级,超出万用表的电流量程,因此需要使用精度更高的皮安电流表进行测量,我们使用的电流表型号为Keithley 6487。

image.png

为了测试方便起见,对S1337进行避光封装,如图所示:

image.png

PD暗电流随反向电压的变化?


测试示意图如下:

image.png
给光电二极管的阴极供正电,阳极电流输入电流表,可以手动调整电压值,也可以通过控制程序进行自动电压设置,电流输出,以下是产品手册和实测结果对比图,两者基本符合:
image.png

光灵敏度测试

如何测试PD光灵敏度?


光灵敏度是光电流与特定波长入射光辐射能通量的比值,单位:A/W。

image.png


测量光灵敏度的关键点在于需要知道入射光的绝对功率,这里我们使用的是光功率计(newport 918D)。以532 nm波长为例,测试在532 nm波长下的光灵敏度,使用的光源为532 nm激光器(新产业 BH80177)。

通过光纤连接激光器出口,另一端正对光功率计探头光敏面,注意出射光斑要小于感光面,通过光功率计测量激光器输出功率,相同条件下,测量光电二极管输出电流大小,即可得到光灵敏度值。测试示意图如下:

image.png


在532 nm的波长下,S1337-BR系列的光灵敏度典型值为0.33 A/W,实测结果为0.32 A/W,同产品手册数据吻合。

不同光强下,PD光灵敏度是否会变化?


给定不同的激光功率,在光电二极管输出饱和前,光灵敏度不随光强变化,测试数据如下:

image.png

不同偏压下,PD光灵敏度是否会变化?


在不饱和的情况下,给定相同光强,通过改变光电二极管的反向偏压值0至5 V,输出光电流不变,光灵敏度不随偏压变化。


线性上限测试


PD的线性上限(光源为高斯光斑)?


光电二极管在没有偏置电压的条件下,线性偏离5%,上限约为4 mW,对应的光电流约为1.28 mA。

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