干货分享 | 如何提高APD暗电流测试的准确性？
2024-03-15179前言
APD雪崩光电二极管是一种高性能光电探测器，它是一种PN结型光电二极管，具有高增益、高灵敏度和快速响应等特点。广泛应用于光电检测、传感、安检等各个领域。
01
APD工作原理
APD雪崩光电二极管的工作原理是基于光电效应和雪崩效应，当光子被吸收时，会产生电子空穴对，空穴向P区移动，电子向N区移动，由于电场的作用，电子与空穴相遇时会产生二次电子，形成雪崩效应，从而使电荷载流子数目增加，电流增大，实现光电转换。
图：APD工作原理
02
APD测试挑战
在APD的光电特性中，暗电流是一个重要的参数。暗电流是指在没有光照射的情况下，APD中由于热激发等原因导致的电子漂移和电子-空穴对产生而产生的电流，暗电流测试的准确性对于评估APD的性能和稳定性非常重要。在进行APD暗电流测试时，通常面临如下挑战：
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03
APD暗电流测试解决方案
目前暗电流测试的Z佳工具之一是数字源表（SMU），数字源表可作为独立的恒压源或恒流源、伏特计、安培计和欧姆表，还可用作精密电子负载，其高性能架构还允许将其用作脉冲发生器、 波形发生器和自动电流-电压(I-V)特性分析系统，支持四象限工作。
采用数字源表进行暗电流测试时，需要注意以下事项：
三同轴线缆连接
APD暗电流测试连接线通常会选择使用低噪声、低电阻的导线，三同轴线缆具有良好的导电性能和抗干扰能力，适合用于传输微弱信号，可以减少测试过程中的干扰和误差。
如下图三同轴线缆的半剖图，多层绝缘屏蔽具有良好的抗干扰能力。
图：三同轴线缆半剖图
(1导体;2绝缘;3内屏蔽层;4中间层;5外屏蔽层;6外护套)
屏蔽外部电磁信号干扰
测试系统架构图如下图所示，数字源表（SMU）连接到光电二极管上，该光电二极管安放在一个电屏蔽的暗箱中，为了对敏感的电流测量进行屏蔽使其不受外部干扰的影响，通过将屏蔽箱与数字源表（SMU）的低端相连，可以形成一个封闭的金属屏蔽环境，有效地阻止外部电磁干扰信号的进入，保护测试信号的准确性和稳定性。
图：测试系统架构
预留充足的测量时间
在进行暗电流测试时，需要考虑测试时间的长短。通常情况下，这种现象可能是由于APD内部的一些因素导致的，例如载流子的生成和收集过程。随着测试时间的推移，由于暗电流源的累积或者其他因素的影响，暗电流会逐渐增加至一个稳定的数值。
此外，对于测量得到的暗电流数据，需要进行适当的处理和分析，以确保测试结果的准确可靠。下图为普赛斯数字源表（SMU）测试完成后，上位机软件通过数据处理给出的测试结果以及测试曲线。
图：测试结果
图：测试曲线
结语
本文介绍了使用数字源表SMU进行APD暗电流测试的方法及注意事项，可以有效提高测试的准确性，为器件性能评价提供可靠依据。
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