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用實測理解性能,光電二極管八項測試分析

2023-05-09

瀏覽量(5555)

本文以光電二極管(PD S1337-66BR)的實際測試方法和測試結果為例,通過真實的實驗數據幫助大家去進一步理解PD整體參數性能和使用方式后續濱松會不定時更新相關實驗內容。

image.png

S1337-66BR是一款硅基光電二極管,感光面積6*6 平方毫米,窗口材料為填充樹脂。本次測試環境溫度在25℃,主要測試項目包含:啟動測試、暗電流測試、光靈敏度測試、線性上限測試。



啟動測試

當PD拿到手后,如何快速測試PD是否正常?


可以直接在室內照明下,使用萬用表來快速測試PD是否正常,室內照明下,PD的短路電流:~幾 uA,開路電壓:~零點幾 V的水平。

如何通過萬用表測試PD,可以測量PD的哪些數據?


可直接將萬用表表筆接上PD引腳,部分測試圖片如下:

image.png

萬用表測試結果如下:

image.png

測試結果如下:

  • 通過這些數據可辨別,光電二極管的陰陽極; 

  • 隨著入射光強變大,正向電阻越大,反向電阻越小;
  • 二極管的正向電壓不隨光強改變。



暗電流測試

如何測試PD暗電流?


PD的暗電流測試最重要的是將PD進行避光,如暗室、暗箱、遮光布等。由于PD的暗電流在pA量級,超出萬用表的電流量程,因此需要使用精度更高的皮安電流表進行測量,我們使用的電流表型號為Keithley 6487。

image.png

為了測試方便起見,對S1337進行避光封裝,如圖所示:

image.png

PD暗電流隨反向電壓的變化?


測試示意圖如下:

image.png
給光電二極管的陰極供正電,陽極電流輸入電流表,可以手動調整電壓值,也可以通過控制程序進行自動電壓設置,電流輸出,以下是產品手冊和實測結果對比圖,兩者基本符合:
image.png

光靈敏度測試

如何測試PD光靈敏度?


光靈敏度是光電流與特定波長入射光輻射能通量的比值,單位:A/W。

image.png


測量光靈敏度的關鍵點在于需要知道入射光的絕對功率,這里我們使用的是光功率計(newport 918D)。以532 nm波長為例,測試在532 nm波長下的光靈敏度,使用的光源為532 nm激光器(新產業 BH80177)。

通過光纖連接激光器出口,另一端正對光功率計探頭光敏面,注意出射光斑要小于感光面,通過光功率計測量激光器輸出功率,相同條件下,測量光電二極管輸出電流大小,即可得到光靈敏度值。測試示意圖如下:

image.png


在532 nm的波長下,S1337-BR系列的光靈敏度典型值為0.33 A/W,實測結果為0.32 A/W,同產品手冊數據吻合。

不同光強下,PD光靈敏度是否會變化?


給定不同的激光功率,在光電二極管輸出飽和前,光靈敏度不隨光強變化,測試數據如下:

image.png

不同偏壓下,PD光靈敏度是否會變化?


在不飽和的情況下,給定相同光強,通過改變光電二極管的反向偏壓值0至5 V,輸出光電流不變,光靈敏度不隨偏壓變化。


線性上限測試


PD的線性上限(光源為高斯光斑)?


光電二極管在沒有偏置電壓的條件下,線性偏離5%,上限約為4 mW,對應的光電流約為1.28 mA。

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