如何用SMU数字源表测试APD管的暗电流
如何用SMU数字源表测试APD管的暗电流
暗电流是评估APD（雪崩光电二极管）性能和稳定性的重要参数。然而，暗电流测试面临着环境光干扰、电路连接复杂等挑战。本文将介绍如何使用SMU数字源表进行精确的暗电流测试，包括三同轴线缆连接、屏蔽外部电磁干扰等关键步骤。
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。在电场的作用下，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。
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。
在进行暗电流测试时，通常面临以下挑战：
- 测试环境影响：需要确保测试环境中没有光照射，光照会激发APD中的载流子，导致暗电流的增加，从而影响测试结果的准确性。
- 连接电路影响：暗电流的测试通常需要提供一个反向偏压，但目前的电流表和电流计都不具备提供偏压的功能，因此必须在电流表的回路中加入电压源。这会使测试系统变得复杂，引入更多干扰条件，导致暗电流的测试精度无法保证。
APD暗电流测试解决方案
目前暗电流测试的最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。
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。
屏蔽外部电磁信号干扰
测试系统架构图如下所示，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。
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。