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光电二极管是一种将光转换成电流或电压的二极管或光电探测器， 这取决于它是否在光伏 (zero-bi-as）或光电导 ( 反向偏置 ) 模式。当光电二极管是在反向偏置模式下，输出电流与施加在光电二极管结的光强度成正比。因此，光电二极管可以探测到非常柔弱小量的光，具有宽泛的应用范围：包括摄影，光探测器，医学成像仪器和光通信。 当光电二极管反向偏置时，产生的电流为光电流(光获得) 和暗电流(没有光)的组合结果。光电流通常和施加电压成一个恒定函数关系。然而，暗电流则是施加电压引起的微小泄露电流。暗电流是由PN热效应激发的泄露，经常作为温度的函数来测量。光电流和暗电流的测量可以用吉时利源表进行，其能在很大范围内扫描电压和测量电流。

图 1. SMU 源表测量光电二极管 I-V 特性

测量配置：

图 1 显示了吉时利源表2635B 型测量反向偏置光电二极管的光电流。 该仪器可以扫描电压，测量电流，具有 < 1fA 的分辨率。它也可以测量 正向偏置 I-V 特性。在这种情况下，使 Kelvin 连接到 DUT，以防止不 必要的电压下降从而影响测量精度。

图 2：由 吉时利源表2635B 测得基于不同的光感度下 PIN 光电二极管的光电导电流反向偏置电压曲线

吉时利源表2635B广泛应用于激光二极管 (VCSEL) 生产测试、LED 简化的 I/V 检定、IDDQ 测试与待机电流等测试，是广大院校、研究所及研发型企业的“新宠”，安泰测试作为泰克吉时利产品的长期合作伙伴，专业提供设备选型和测试方案的提供及售后维修，如您想了解吉时利源表更多产品应用，欢迎访问安泰测试网。

皮安计是针对各种工业现场的实际需求设计生产的，它的应用十分广泛，如测量绝缘材料电阻(率)、光电二极管暗电流测量、生物电流的测量等，吉时利皮安计是众多客户的shouxuan，今天安泰测试就给大家分享一下吉时利皮安计在雪崩光电二极管反向电流测量的应用。

雪崩光电二极管概述：

雪崩光电二极管 (APD) 是一种高灵敏度、高速度的光电二极管。 施加反向电压时，能启动其内部的增益机构。APD 的增益可以由反向偏置电压的幅度来控制。反向偏置电压越大增益就越高。APD 在电场强度的作用下工作，光电流的雪崩倍增类似于链式反应。APD 应用于对光信号需要高灵敏度的各种应用场合，例如光纤通讯、闪烁(scintillation) 探测等。

对 APD 的测量一般包括击穿电压、响应度和反向偏置电流等。 典型 APD 的最大额定电流为 10-4 到 10-2A, 而其暗电流则可低达 10-12 到 10-13A 的范围。最大反向偏置电压随 APD 的材料而变化，铟砷化镓(InGaAs) 材料的器件可达 100V，硅材料的器件则可高达 500V。

测试介绍：

测量 APD 的反向偏置电流需要一种能够在很宽范围内测量电流并且能输出扫描电压的仪器。由于这种要求，吉时利皮安计6487型电压源或者 6430 型亚飞安 (Sub-Femtoamp) 源 - 表等仪器对于这类测量工作是非常理想的。

图 1. APD 与 吉时利皮安计6430 的连接

图 2. 钢碑化镓 (InGaAs) 材料 APD 的电流与反向扫描电压的关系曲线

吉时利皮安计产品优势：

可测量元器件中的超低漏电流、光学器件中的暗电流以及显微仪器中的射束电流。

可以进行高精度电流测量，即使在源电压非常低的电路中也可以测量。

简化了分析多通道设备、监视材料上多个位置的电流以及一次性记录来自多个传感器的数据的过程。

确保您可以找到适合应用要求的电压偏置功能。 在 6487 型皮安表/电压源中通过 500V 源进行绝缘电阻测试。

允许将测量结果传输到数字万用表、数据采集卡、示波器或带形图纸记录仪等设备，以进行信号响应和趋势分析。

支持测量高电流，比如测量 4-20mA 传感器回路。

支持高吞吐量生产测试需求。

简化了通过将六个独立可选的触发线路结合在一个单一的连接器上，对系统中的所有仪器进行简单、直接的控制，从而实现与其他仪器和电压源同步的过程。

安泰测试作为泰克吉时利长期合作伙伴，提供吉时利源表、吉时利万用表、吉时利静电计、吉时利皮安表等选型、维修、销售和技术支持等一站式服务，如果您想了解吉时利更多产品及应用，欢迎访问安泰测试网。

硅光电二极管简称Si PD，是一种应用非常广泛的光探测器件，作为Si PD市场的深度玩家，滨松具有上千种Si PD型号，不仅涵盖了从紫外到近红外直至太赫兹区域等宽广的波长范围，而且金属、陶瓷、塑料封装到表面贴装等各种封装类型一应俱全。

因此滨松在有关Si PD的使用方面也是独具心得，下面就与大家一同分享有关Si PD被问及次数最 高的9个问题。

Q1. 同一型号的Si PD，灵敏度会有差异吗？

Q2. 温度对Si PD光谱响应度的影响？

Q3. 假设Si PD直径10 mm，入射光功率相同，光斑3 mm和5 mm输出光电流相同吗？

Q4. Si PD线性范围很大吗？

Q5. 哪些因素影响Si PD的时间特性？

Q6. 半导体元器件封装特点？

Q7. Si PD使用时间能有多长？

Q8. 针对Si PD，是加反向偏压使用好还是不加偏压使用好？

Q9. Si PD类输出的电流信号后续如何处理等（放大、I-V转换、采集等）？

同一型号Si PD，灵敏度有差异吗？实际情况下，灵敏度会有一定的离散性。以S2386系列为例，在400到900 nm区间内，离散性3σ的参考值约为5%。

图1 S2386系列产品展示

温度对Si PD光谱响应度的影响？

在波长短于灵敏度峰值波长的区域，光谱响应几乎不受温度影响；但是，在波长长于峰值敏感波长的区域，有一个正的温度系数。例如S1226和S1336，请参考:

图2 PD光谱响应及不同波长下的温度效应

假设Si PD直径10 mm，入射光功率相同，光斑3 mm和5 mm输出光电流相同吗？

在二极管局部不饱和的情况下，同时光斑大小在二极管感光面80%以下，输出光电流和光斑大小无关。

Si PD线性范围很大吗？Si PD的光电流与入射光量呈很好的线性。当入射光量在10-12 W~10-2 W范围内，可以获得的线性度范围高于九个数量级（取决于Si PD类型和工作电路等）。线性度的下限由噪声等效功率（NEP）决定，而上限取决于负载电阻、反向电压等，如公式所示。

哪些因素影响Si PD的时间特性？

Si PD的响应时间主要由以下因素决定，如：CR时间常数，载流子扩散速率，以及耗尽层的载流子迁移时间等。另外相比于短波长的光，长波长的光的载流子扩散时间更长，因此光电二极管的响应更慢。下面的几种方法可以提高响应速度： 

①选择具有极间电容更低的Si PD； 

②减少负载电阻； 

③通过反向电压降低极间电容。

注意：增加反向电压会增加暗电流。

半导体元器件封装特点？

电子元器件为了免受灰尘、水分、冲击、振动和化学物质等外界因素的干扰，保证元器件的正常工作，通常都要进行封装绝缘保护。电子封装根据材料组成主要有金属，陶瓷，塑料基底封装，以下是滨松常见的元器件产品：

图3 PD的不同封装形式

图4 PD不同封装的特点

①带BNC连接头：通过BNC-BNC连接线，便于同放大器或电流计直接连接；

②表面贴装类型：结构简单,适于各种大小、形状的元件，焊接于PCB电路板；

③耦合闪烁体：测量闪烁体产生的荧光，用于X射线无损检测；

④芯片尺寸封装：封装尺寸和芯片核心尺寸基本相同，实现高密度，小型化。

Si PD工作寿命有多长？

正常使用的条件下，Si PD的寿命基本可以认为非常长。然而，某些场景下可能使其受到的光、电、机械或热应力等超过规定的范围，因此限制其使用寿命。

以S5106为例，理论计算的MTTF如下：

针对Si PD，是加反向偏压使用好还是不加偏压使用好？

反向偏压情况下耗尽层宽度增加，结电容变小，响应度会相应提高，但是暗电流会变大；无偏压状态下暗电流能控制到很小，但是其余属性不如有反向偏压的情况。

Si PD类输出的电流信号后续如何处理等（放大、I-V转换、采集等）？对于光功率的测量应用，Si PD类可直接通过皮安电流表读出电流；对于光通信领域，pin型的PD用于测量高速光信号，后端需要通过高带宽的跨阻放大器实现I/V转换并放大，最 后通过示波器显示，或ADC采集。

关于Si PD相关的内容已经全部讲解完毕，如果有任何问题都可以在评论区提问，以下滨松中国产品技术工程师会第 一时间为您解答。

本文以光电二极管（PD S1337-66BR）的实际测试方法和测试结果为例，通过真实的实验数据帮助大家去进一步理解PD整体参数性能和使用方式，后续滨松会不定时更新相关实验内容。

S1337-66BR是一款硅基光电二极管，感光面积6*6 平方毫米，窗口材料为填充树脂。本次测试环境温度在25℃，主要测试项目包含：启动测试、暗电流测试、光灵敏度测试、线性上限测试。

启动测试

当PD拿到手后，如何快速测试PD是否正常？

可以直接在室内照明下，使用万用表来快速测试PD是否正常，室内照明下，PD的短路电流：~几 uA，开路电压：~零点几 V的水平。

如何通过万用表测试PD，可以测量PD的哪些数据？

可直接将万用表表笔接上PD引脚，部分测试图片如下：

万用表测试结果如下：

测试结果如下：

• 通过这些数据可辨别，光电二极管的阴阳极； 

• 随着入射光强变大，正向电阻越大，反向电阻越小；

• 二极管的正向电压不随光强改变。

暗电流测试

如何测试PD暗电流？

PD的暗电流测试最重要的是将PD进行避光，如暗室、暗箱、遮光布等。由于PD的暗电流在pA量级，超出万用表的电流量程，因此需要使用精度更高的皮安电流表进行测量，我们使用的电流表型号为Keithley 6487。

为了测试方便起见，对S1337进行避光封装，如图所示：

PD暗电流随反向电压的变化？

测试示意图如下：

给光电二极管的阴极供正电，阳极电流输入电流表，可以手动调整电压值，也可以通过控制程序进行自动电压设置，电流输出，以下是产品手册和实测结果对比图，两者基本符合：

光灵敏度测试

如何测试PD光灵敏度？

光灵敏度是光电流与特定波长入射光辐射能通量的比值，单位：A/W。

测量光灵敏度的关键点在于需要知道入射光的绝 对功率，这里我们使用的是光功率计（newport 918D）。以532 nm波长为例，测试在532 nm波长下的光灵敏度，使用的光源为532 nm激光器（新产业 BH80177）。

通过光纤连接激光器出口，另一端正对光功率计探头光敏面，注意出射光斑要小于感光面，通过光功率计测量激光器输出功率，相同条件下，测量光电二极管输出电流大小，即可得到光灵敏度值。测试示意图如下：

在532 nm的波长下，S1337-BR系列的光灵敏度典型值为0.33 A/W，实测结果为0.32 A/W，同产品手册数据吻合。

不同光强下，PD光灵敏度是否会变化？

给定不同的激光功率，在光电二极管输出饱和前，光灵敏度不随光强变化，测试数据如下：

不同偏压下，PD光灵敏度是否会变化？

在不饱和的情况下，给定相同光强，通过改变光电二极管的反向偏压值0至5 V，输出光电流不变，光灵敏度不随偏压变化。

线性上限测试

PD的线性上限（光源为高斯光斑）？

光电二极管在没有偏置电压的条件下，线性偏离5%，上限约为4 mW，对应的光电流约为1.28 mA。

关于光电二极管（PD S1337-66BR）的测试方法及结果相关的内容已经全部讲解完毕，如果有任何问题都可以在评论区提问，以下滨松中国产品技术工程师会第 一时间为您解答。