[發明專利]一種用于光電雪崩二極管C-V曲線的測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 202110946871.2
• 申請日: 2021-08-18
• 公開（公告）號: CN113589129B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 董長春;曹楠;韓煜;金曉康
• 申請（專利權）人: 金華高等研究院
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 廣州海心聯合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 李哲瑜

1.一種用于光電雪崩二極管C-V曲線的測量裝置，其特征在于，包括人機接口(101)、偏壓模塊(102)、單片機(103)、正弦波模塊(104)、雙路峰值檢測模塊(107)和電容電壓轉換模塊(105)，所述的單片機(103)分別與人機接口(101)、偏壓模塊(102)、正弦波模塊(104)和雙路峰值檢測模塊(107)連接，所述正弦波模塊(104)的輸出端與雙路峰值檢測模塊(107)輸入端和電容電壓轉換模塊(105)的輸入端連接，所述雙路峰值檢測模塊(107)的輸入端和電容電壓轉換模塊(105)的輸出端連接；

所述偏壓模塊(102)的輸出端與光電雪崩二極管的負端連接，所述電容電壓轉換模塊(105)的輸入端與光電雪崩二極管的正端連接；

所述測量裝置的測量方法，包括如下測試步驟：

(1)將光電雪崩二極管的負端與偏壓模塊(102)的輸出端連接，將光電雪崩二極管的正端與電容電壓轉換模塊(105)連接；

(2)偏壓模塊(102)輸出一個偏置電壓至光電雪崩二極管和單片機(103)，正弦波模塊(104)輸出一個正弦波信息至光電雪崩二極管和雙路峰值檢測模塊(107)，光電雪崩二極管將當前偏置電壓下的結電容和正弦波信息的疊加送入電容電壓轉換模塊(105)轉換成正弦電壓信息輸出至雙路峰值檢測模塊(107)；

(3)雙路峰值檢測模塊(107)獲得正弦波模塊(104)輸出的正弦波信息和電容電壓轉換模塊(105)輸出的正弦電壓信息，并分別轉換成對應的電壓幅值并傳送至單片機(103)；

(4)單片機(103)獲取到正弦波模塊(104)和電容電壓轉換模塊(105)輸出的電壓幅值，計算后獲得當前偏置電壓值下的光電雪崩二極管的電容值；

(5)改變偏壓模塊(102)輸出的偏置電壓值重復步驟(2)至(4)，獲得不同偏置電壓值下的光電雪崩二極管的電容值，即得光電雪崩二極管C-V曲線；

(6)將所得光電雪崩二極管C-V曲線通過人機接口(101)輸出。

2.根據權利要求1所述的一種用于光電雪崩二極管C-V曲線的測量裝置，其特征在于，所述的電容電壓轉換模塊(105)包括第一運算放大器(U1)、電阻(R1)和電容(C1)，所述的電阻(R1)和電容(C1)并聯，所述電阻(R1)和電容(C1)的一端與第一運算放大器(U1)的反相輸入端連接，所述電阻(R1)和電容(C1)的另一端與第一運算放大器(U1)的輸出端連接，所述第一運算放大器(U1)的反相輸入端還與光電雪崩二極管連接，所述正弦波模塊(104)的輸出端與第一運算放大器(U1)的同相輸入端連接。

3.根據權利要求1所述的一種用于光電雪崩二極管C-V曲線的測量裝置，其特征在于，所述的正弦波模塊(104)由正弦震蕩電路或者DDS直接數字式頻率合成器構成。

4.根據權利要求1所述的一種用于光電雪崩二極管C-V曲線的測量裝置，其特征在于，所述的雙路峰值檢測模塊(107)包括第一峰值檢測單元和第二峰值檢測單元，所述的第一峰值檢測單元和第二峰值檢測單元均依次設有一個第二運算放大器(U2)和二極管(D1)，所述電容電壓轉換模塊(105)的輸出端與第一峰值檢測單元的第二運算放大器(U2)同相輸入端連接，所述第一峰值檢測單元的二極管(D1)輸出端與單片機(103)的AD第一端口連接，所述正弦波模塊(104)的輸出端與第二峰值檢測單元的第二運算放大器(U2)同相輸入端連接，所述第二峰值檢測單元的二極管(D1)輸出端與單片機(103)的AD第二端口連接。

5.根據權利要求2所述的一種用于光電雪崩二極管C-V曲線的測量裝置，其特征在于，所述步驟(4)中，計算當前偏置電壓值下的光電雪崩二極管的電容值公式為：

其中，A_V為正弦波模塊(104)和電容電壓轉換模塊(105)輸出的電壓幅值的比值，C₁為電容電壓轉換模塊(105)中電容(C1)的電容值。