[發明專利]一種光電二極管結電容測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202210517981.1
• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN114646813A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王穎穎;梁韜;朱紹沖;高曉文;陳杏藩;胡慧珠
• 申請（專利權）人: 之江實驗室;浙江大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01R31/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

1.一種光電二極管結電容測量裝置，其特征在于：包括待測光電二極管、可調偏置電壓模塊、跨阻放大模塊、鎖相放大器以及上位機模塊；

所述待測光電二極管一端與所述可調偏置電壓模塊相連，另一端與所述跨阻放大模塊的反相輸入端相連；

所述鎖相放大器信號輸出端接入所述跨阻放大模塊的正相輸入端，作為激勵信號，所述鎖相放大器輸入端采集所述跨阻放大模塊的輸出信號，連接所述上位機模塊；

所述上位機模塊用于對所述跨阻放大模塊的輸出信號擬合處理，獲得所述待測光電二極管的結電容參數。

2.根據權利要求1所述的一種光電二極管結電容測量裝置，其特征在于：所述可調偏置電壓模塊包括低壓差線性穩壓器和可調電阻，所述低壓差線性穩壓器的輸出電壓通過改變所述可調電阻的阻值而調節，所述的輸出電壓的調節范圍包括所述待測光電二極管所能承受的反偏電壓范圍內的所有電壓值。

3.根據權利要求1所述的一種光電二極管結電容測量裝置，其特征在于：所述跨阻放大模塊包括運算放大器OPA1、反饋電阻R_F和反饋電容C_F，所述反饋電阻R_F和所述反饋電容C_F并聯后，一端與所述運算放大器OPA1的反相輸入端相連，另一端與所述運算放大器OPA1的輸出端相連。

4.根據權利要求3所述的一種光電二極管結電容測量裝置，其特征在于：所述反饋電阻R_F使用精度優于或者等于0.1%的精密電阻，所述反饋電容C_F使用精度優于或者等于1%的精密電容。

5.根據權利要求1所述的一種光電二極管結電容測量裝置，其特征在于：所述待測光電二極管通過能夠插拔的連接器進行電氣連接。

6.根據權利要求1所述的一種光電二極管結電容測量裝置，其特征在于：所述鎖相放大器的掃頻信號頻率范圍大于或者等于1KHz至500KHz，所述鎖相放大器的輸入端單次掃頻采集點數大于或者等于100個。

7.根據權利要求3所述的一種光電二極管結電容測量裝置，其特征在于：所述跨阻放大模塊的輸出信號的頻率響應u₀(f)= H(f)×u_i(f)，其中u_i(f)表示輸入信號的頻率響應，H(f)表示所述光電二極管結電容測量裝置的系統響應函數，所述H(f)與所述反饋電阻R_F、所述反饋電容C_F和待測光電二極管結電容C_D成確定關系：，其中，C表示待測光電二極管結電容C_D與所述運算放大器OPA1的輸入電容Cin并聯產生的電容值，f表示信號頻率。

8.一種根據權利要求7所述的一種光電二極管結電容測量裝置的結電容測量方法，其特征在于：包括：

步驟一：

將所述待測光電二極管插入所述光電二極管結電容測量裝置，并且將所述待測光電二極管做遮光處理；

步驟二：

將所述可調偏置電壓模塊調節到目標反偏電壓；

步驟三：

所述鎖相放大器的信號輸出端輸出掃頻激勵信號，輸入端采集所述跨阻放大模塊的輸出信號，并將所述跨阻放大模塊的輸出信號上傳給所述上位機模塊；

步驟四：

上位機模塊根據所述H(f)與所述反饋電阻R_F、所述反饋電容C_F和所述待測光電二極管結電容C_D的確定關系，利用最小二乘法進行參數擬合，獲得所述待測光電二極管結電容C_D與所述運算放大器OPA1的輸入電容Cin并聯產生的電容值C；

步驟五：

將步驟四測得的所述并聯產生的電容值C減去所述輸入電容Cin，得到目標反偏電壓時所述待測光電二極管結電容C_D的測量值。