Способ определения аттестационных параметров напряжения однотипных лавинных фотодиодов Советский патент 1984 года по МПК G01R31/26 

fPui.l Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано при серийном изготовлении лавинных фотодиодов (ЛФД). Известен способ измерения аттеста ционньк параметров напряжения ЛФД, таких как напряжение пробоя, соответ ствующее, максимальному коэффициенту умножения, и рабочее напряжение, соответствующее заданному значению коэ1|)фициента умножения предусматривающий подачу на ЛФД регулируемого постоянного или импульсно-йарастающе го напряжения с одновременной засвет кой фоточувствительного элемента оптическим излучением 1J . При этом считается обязательнЬм соблюдение условия: подаваемое на ЛФ напряжение не должно превышать напря жение пробоя, что требует постоянног контроля за напряжением. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, в котором измерение аттестационных параметров напряжения ЛФД производится путем подачи на измеряе мьй ЛФД регулируемого постоянного на пряжения и засветки лавинного фотоди да модулированным опти еским излучением. Оптическое излучение фокусирую на чувствительный элемент ЛФД и регистрируют сигнал, снимаемый с нагрузки ЛФД. Затем путем плавного увеличения постоянного напряжения, подаваемого на ЛФД, устанавливают сигнал, соответствующий заданному коэффициенту умножения, и фиксируют рабочее напряжение (Vp). Далее, увеличивая напряжение, подаваемое на фо тодиод, фиксируют начало падения СИГ нала, что соответствует значению максимального коэффициента умножения а измеренное при этом-напряжение соответствует пробивному напряжению (Vnpoe) 2 . Для паспортизации лавинных фотодиодов по указанным выше параметрам этим способа необходим сложный . комплекс измерительной аппаратуры, а сами измерения характеризуются большой трудоемкостью, обусловленной индивидуальной тщательной настройкой каждого из паспортизуемых лавинных фотодиодов по величине сигнала, коэффициента умножения и напря жения. В особенности это касается оп ределения аттестационных параметров напряжения в регламентированном рабо чем диапазоне температур в связи с необходимостью заведения в испытательную термокамеру оптического излучения со стабильными параметрами. Цель изобретения - упрощение способа определения аттестационных параметров. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения аттестационных параметров напряжения однотипных лавинных фотодиодов, включающему подачу на фотодиод регулируемого постоянного напряжения, его засветку модулированным оптическим излучением и измерение рабочего напряжения и напряжения пробоя, засветку модулированным оптическим излучением и измерение рабочего напряжения и напряжения пробоя проводят только для фотодиодов выборки из партии, затем на все -фотодиоды партии через балластные сопротивления подают постоянное напряжение, измеряют устанавливающееся при этом на фотодиодах напряжение стабилйза ции и определяют аттестационные параметры напряжения для остальных фотодиодов партии по формулам . проб стаь среднестатистическое значение отношения напряжения пробоя к напряжению стабилизации для фотодиодов выборки; среднестатистическое значе ние отношения рабочего напряжения к напряжению стабилизации для фотодиодов выборки; напряжение пробоя, рабочее напряжение, напряжение стабилизации фотодиодов партии. На фиг.1 приведена схема включения ЛФД в стабилитронном режиме на иг.2 - сопоставительные графики, остроенные на основе экспериментальых данных (а - зависимость коэффииента умножения М от напряжения,Ьависимость напряжения стабилизации т напряжения). Стабилитронный режим характеризуется подачей на ЛФД 1 с подключенной к нему нагрузкой напряжения V заведомо превышающего напряжение 3 пробоя. Б этом случае, характерном для работы стабилитронов - полупроводниковых приборов, близких по физическому принципу действия к лавинным фотодиодам, нагрузка играет роль балластного сопротивления, фо.тодиод работает как стабилитрон, и напряжение V стае снимаемое непосредственно с фотодиода, оказывается практически независимым от изменения напряжения (фиг.2). При этом напряжение стабилизации сто1Б однозначно и линейно связано с напряжением пробоя проб стсиБ 3 - экспериментально определяе мая константа, равная 0,95-0,99 в зависимости от типа ЛФД и величины бал лас.тного сопротивления RH Кроме того, существует однозначная линейная связь между рабочим напряжением Vp , соответствующим заданному значению коэффициента умножения, и величиной напряжения стабилизации V, ЬЛ.аб, D - экспериментально определяемая константа, зависящая от типа ЛФД, величины коэффициента умножения и балластного сопротивления RH Предлагаемый способ состоит в измерении величины напряжения стабилизации МСТЧБ в.определении расчетным путем по 1|юрмулам (1) и-(2) напр жения пробоя V проб и рабочего напря жения VP , соответствующего заданному значению коэффициента умножения Значения коэффициентов Q и Ь пред варительно определяются для данного типа ЛФД и выбранного балластного сопротивления как среднестатистические величины для определительной выборки ЛФД известным -способом ,описа ным выше. Объем определительной выборки N находится из условия обеспечения требуемой точности определения коэф фициентов а и Ь со среднестатистичГеской ошибкой в соответствии с фор мулами , Л . NH 9 |ЕЬ-Ъ„ lirr - Как показывают исследования, для определительной выборки достаточно взять 10 шт ЛФД данного типа, так каю при этом погрешность определения аттестационных параметров напряжения с использованием среднестатистических значений коэффициентов Q и Ь . уже не превышает погрешность измерения этих параметров известным способом. Согласно предлагаемому способу при аттестации крупных партий ЛФД к каждому из аттестуемых ЛФД подключается балластное сопротивление одного номинала ( и)уна всю группу аттестуемых ЛФД подается общее напряжение V , значение которого должно отвечать условию Vnpo6 + SVt lмaкcR„, W - наибольшее для данного типа ЛФД значение напряжения пробоя; указанное в технических условиях на данный тип ЛФД, - напряжение, соответствующее зоне изгиба, стабилитронной характеристики в области выхода ЛФД на стабилитронный режим, прибли- женно равное , Vn + 0,05У„р,, , J макс наибольшее допустимое значение тока, протекающего через фотодиод в ст абилитронном режиме 1 Яц- бапластное сопротивление в цепи ЛФД. Соответствующей коммутацией цепей к каждому из аттестуемых ЛФД поочередно подключается измерительный прибор для определения величины став процессе измерений. При осуществлении предлагаемого способа упрощается аттестация ЛФД, уменьшается количество используемых дорогостоящих приборов, так как отпадает необходимость засветки фоточувствительной площадки ЛФД оптическим излучением, при этом уменьшается трудоемкость и увеличивается производительность труда в 10-20 раз, особенно при определении аттестационных параметров напряжения ЛФД в регламентированном диапазоне температур окружающей среды.

npoff riUH us.2

U

макс

д

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АТТЕСТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЕНИЯ ОДНОТИПНЫХ ЛАВИННЫХ ФОТОДИОДОВ, включающий подачу на фотодиод регулируемого постоянного напряжения, его засветку модулированным оптическим излучением и измерение рабочего напряжения И; напряжения пробоя, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, засветку модулированным оптическим излучением и измерение рабочего напряжения и на1пряжения пробоя проводят только для фотодиодов выборки из партии, затем на все фотои диоды партии через балластные сопротивления подают постоянное.. напряжение, измеряют устанавливающиеся при этом на фотодиодах напряжения стабилизации и определяют аттестационные параметры напряжения для остальных фотодиодов партии по формулам V oi-V проб стоб V« b-V став ) где q среднестатистическое значение отношения напряжения пробоя к напряжению стабилизации для фотодиодов твыборки; Ь среднестатистическое зна(Л чение отношения рабочего напряжения к напряжению стабилизации для фотодио- дов выборки напряжение npo6oHf проб Vp - рабочее напряжение; стаб напряжение стабилизации фотодиодов партии. ю :ji 1 & стад j