PIN 光电二极管特性测试核心是测量暗电流、光电流 / 响应度、伏安特性、响应速度、光谱响应、结电容六大参数,完整覆盖光电转换、速度、线性度与噪声性能。
PIN 管工作在反向偏置:无光时为暗电流;有光时 I 区吸收光子产生电子 - 空穴对,被强电场扫出形成光电流。
1. 暗电流(Id)
定义:完全黑暗、加反向偏压时的漏电流(nA/pA 级)
测试方法
器件放入避光暗盒
数字源表(SMU)加反向电压(如 5V/10V)
测电流:Id = I 测
影响:决定噪声底限,越小越好
2. 伏安特性(I-V)
反向偏压区(工作区):无光→暗电流;有光→光电流随光功率线性增大
正向区:普通二极管导通特性
3. 光电流与响应度(R)
响应度公式
R=I
p
/P
in
(A/W)
I
p
:光电流(A)
P
in
:入射光功率(W)
测试步骤
稳定单色光源(如 850nm/1310nm/1550nm)
光衰减器调节功率
P
in
测对应
I
p
,作
I
p
~
P
in
曲线
线性区斜率 = 响应度 R
关键:线性范围、饱和功率
4. 响应速度(带宽 / 上升 / 下降时间)
参数
上升时间
t
r
:10%→90%
下降时间
t
f
:90%→10%
3dB 截止频率
f
c
测试
脉冲光源(ns 级)+ 高速示波器
负载电阻影响带宽
5. 光谱响应(S (λ))
测:不同波长下的响应度曲线
关键指标
峰值波长 λp
截止波长 λc(长波限)
响应范围(如 Si:400–1100nm;InGaAs:900–1700nm)
6. 结电容(Cj)
C-V 特性:反向电压↑→耗尽区↑→Cj↓
影响:决定 RC 带宽,Cj 越小速度越快
核心仪器
数字源表 SMU(电压源 + 电流表)
单色仪 / 标准激光器
光功率计、高速示波器、LCR 表
温控平台、暗箱
典型电路
反向偏压 + 采样电阻 / 跨阻放大
SJ/T 2354-2015:PIN/APD 测试方法(国标)
IEC 62677-1、ISO 9113
暗电流:<1–10nA@5V
响应度:Si@900nm≈0.5–0.6A/W;InGaAs@1550nm≈0.8–0.9A/W
上升时间:高速型<1ns;普通 <10–50ns
线性度:>99%@1%–90% 饱和功率
避光:暗电流 / 弱光必须严格遮光
偏置:工作在反向偏置
线性:确保在不饱和区测响应度
温度:Id、R、Cj 均与温度相关,建议控温(25℃)
校准:光源、功率计定期溯源
暗电流 @ Vr
反向击穿电压 Vbr
响应度 R@λ1, R@λ2
上升 / 下降时间
光谱响应曲线
C-V 曲线
线性度与饱和功率
二极管的性能测试核心是验证其单向导电性、正向压降、反向耐压、漏电流、开关特性、热性能及可靠性,覆盖静态、动态、环境与可靠性四大维度,常用万用表、半导体参数分析仪、脉冲测试仪等设备,按国标 / guojibiaozhun执行。
1. 正向导通压降(VF)
目的:检验正向导通损耗与材料特性(硅 / 锗 / 肖特基)
方法:
万用表(二极管档):红笔接阳极、黑笔接阴极
硅管:0.5–0.7V;锗管:0.2–0.3V;肖特基:0.3–0.5V;LED:1.8–3.3V
专业测试:额定正向电流(IF)下测 VF,偏差≤±5% 为合格
判定:VF 异常偏高→老化 / 开路;过低→短路 / 损坏
2. 反向漏电流(IR)
目的:检测反向截止能力与漏电程度
方法:反向加 80% VRRM(额定反向耐压),测微 / 纳安级电流
判定:硅小信号管 IR<1μA;功率管<10μA;明显偏大→漏电 / 失效
3. 反向击穿电压(VRRM/VR)
目的:确认反向耐压安全余量
方法:缓慢升反向电压,电流突增时为击穿电压
判定:实测≥1.2 倍额定值为合格
4. 正向电阻 / 反向电阻(简易判断)
正向:几百 Ω~几 kΩ;反向:>100kΩ(硅管 MΩ 级)
双向导通→短路;双向截止→开路
1. 反向恢复时间(trr)
对象:快恢复 / 超快恢复 / 肖特基二极管
方法:脉冲测试,测从导通→截止的关断延迟
标准:快恢复 **<500ns**;超快恢复 **<100ns**
2. 结电容(Cj)
高频 / 开关管必测:反向电压下测 PN 结电容,影响高频响应
3. 正向浪涌电流(IFSM)
方法:施加 20 倍额定电流(10ms 脉冲)
判定:无击穿、VF 变化≤**15%** 为合格
1. 热阻(Rth (j-c))
稳态功率法:测结 — 壳热阻,评估散热能力
功率二极管:≤2.5K/W(100℃)
2. 温度循环 / 高低温特性
温区:-40℃~150℃
要求:低温 VF 波动≤10%;高温 IR 增幅≤3 倍
3. 耐久性 / 环境试验
高温存储(125℃/1000h)、温度冲击、湿热、振动、盐雾(96h 无腐蚀)
ESD 抗扰度(人体模型 / 机器模型)
1. 数字万用表(简易测试)
档位:二极管档(优先)/ 电阻档
极性:红正黑负;正向导通、反向截止为正常
2. 半导体参数分析仪(精密)
测 IV 曲线、VF、IR、VR、Cj、trr、热阻
3. 示波器(动态)
观察开关波形、恢复时间、浪涌响应
4. 在线测试注意
焊开一端再测,避免并联元件分流干扰
整流管(1N4007):VF、VRRM、IR、浪涌能力
肖特基:低 VF、低 trr、高温 IR 稳定性
稳压管:稳压值(Vz)、动态电阻、温度系数
快恢复:trr、软度因子、高温耐压
LED:正向电压、发光强度、波长、反向漏电
国标:GB/T 4589、GB/T 4937、GB/T 6571
国际:IEC 60747-1、ASTM F1234、JEDEC JESD24
正向通、反向断
硅管 0.7、锗管 0.3、肖特基 0.4、LED 两伏起
反向不漏、击穿够高、开关够快、耐热可靠
金属检测,高分子材料,国军标测试、gjb150可靠性检测、检测环境可靠性测试、汽车电子产品检测
许可项目:检验检测服务(依法须经批准的项目,经相关部门批准后方可开展经营活动,具体经营项目以相关部门批准文件或许可证件为准)一般项目:计量技术服务;技术服务、技术开发、技术咨询、技术交流、技术转让、技术推广(除许可业务外,可自主依法经营法律法规非禁止或限制的项目)
安徽万博检测从事第三方公正检测、咨询服务。公司拥有的检测技术团队与经验丰富高素质的实验室管理人员。万博检测已建设成为一个集环境可靠性试验、材料性能测试、电磁兼容(EMC)、安规测试、化学分析、理化检测为一体的大型综合性检测服务机构。服务能力覆盖军用/民用、电子电器、汽车、材料、航空航天、通用设备、船舶、机械、医疗器械、纺织玩具、橡胶塑料、运输包装等应用领域,现有规模.测试能力和水平处于行内检测机构的高水平,万博检测严格依据ISO/IEC...