2CU型光电二极管特性测试及应用系统

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按材料分，光电二极管有硅、砷化稼、锑化锢、铈化铅光电二极管等许多种。按结构分，也有同质结与异质结之分。其中最典型的还是同质结硅光电二极管。国产硅光电二极管按衬底材料的导电类型不同，分为 2CU和 2DU两种系列。2CU系列以 N-Si为衬底，2DU系列以 P-Si为衬底。2CU系列光电二极管只有两个引出线 ，而 2DU系列光电二极管有三条引出线，除了前极、后极外，还设了- 个环。2DU管加环极的目的是为了减少暗电流和噪声。

前级后级图1 硅光电二极管结构示意图1.1 光电二极管伏安特性光电二极管的用法只能有两种。-种是不加外电压，直接与负载相接。另-种是加反向电压，如图1所示。实际上，不是不能加正向电压，只是正接以后就与普通二极管-样，只有单向导电性，而表现不出它的光电效应。由于多数诚光电二极管都是加反向电压，所以其伏安特性曲线常画成如图 2所示的形式。

l J I E2>El>E0- - - / - - - - - - - - - - E：------- E-------- ElUl L E2>E1>E0- - - / - - - - - - - - - - - - E2- - - - - E1- - - - - - - - - - - ECU(a) (b)图 2 光电二极管的伏安特性曲线1.2 相对灵敏度与波长的关系器件的光谱特性多用相对灵敏度与波长的关系曲线表示。

.00.80.6苷鏖0.4O.2，，/ - . / /Si / 3e I/ / / /f、t2013年 6月 北华航天工业学院学报 第 23卷si光电二极管具有-定的光谱响应范围，如图3给出了Si光电二极管的光谱相应曲线。常温下，硅材料的禁带宽度为 1.12(eV)，峰值波长约为0.9um，长波限约为 1.1um，由于入射波愈短，管芯表面的反射损失就愈大，从而使实际管芯吸收的能量愈少，这就产生了短波限问题，硅光电二极管的短波限约为0.4um。

图 4 系统工作原理图探测器输出即为光电二极管的输出信号，经过偏置和放大、放大单元即可实现光电二极管的特性测试(结合光源、光谱仪、照度计)，后面的三个单元是实现对光电信号的应用处理，也就是具体的实际应用--光电计数。

系统机械设计主要是为了完成必要的特性检测而设计的，同时要考虑光电器件的安装，以及光源的安装等因素。主要包括：检偏/起偏镜、半反半透镜、中性率光片、窄带率光片等，见图5。

图 5 系统机械外观图在系统工作原理基础上设计了如下检测电路(1)特性参数检测电路处理图，见图 6。

图6 特性测试电路图在特性测量的时候，需要结合电源调节(包括频率和照度调节)、电位器调节、照度计、光谱仪、偏振片调节、窄带滤光片的调换等步骤。

(2)信号处理：在计数前需要对光信号进行、放大滤波、整形等措施，见图 7。

图 7 信号处理 电路图3 测试结果通过实验给出伏安特性、光谱特性、光电特性测试结果，见表 1，表 2，表 3。本系统还可以测量暗电流特性、频率特性、以及光电计数(包括计数和频率显示)，不--给出实验结果。

表 1 伏安特性对于伏安特性只给出光照度为 1000Ix下的伏安特性。还可测量其他光照度下的伏安特性，只要改变光源照度即可。

表 2 光谱特性(需要光谱仪)(硅光电二极管)电流值(mA) 2.1 3.55 10.21 15.O14 结 语总之在不同的应用诚需要考虑的光电二极管的特性参数就不-样，需要综合考虑其影响因素，那些参数是主要的，那些是次要的。本系统可以实现光电二极管的主要参数的测量，同时设计了光电计数电路，对于其具体应用研究其到了指导作用。

- - 6 --第3期 杨墨等：2CU型光电二极管特性测试及应用系统 2013年6月