一種長波HgCdTe光伏器件暗電流的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種長波HgCdTe光伏器件暗電流的測試方法。其中，該方法包括：步驟A，將樣品安裝在液氮杜瓦中，并按定義焊接好引線；步驟B，在杜瓦中安裝冷屏并加入溫度傳感器；步驟C，對液氮杜瓦進(jìn)行抽取真空操作；步驟D，用測試線連接杜瓦與半導(dǎo)體測試分析儀；步驟E，基于半導(dǎo)體測試分析儀對樣品進(jìn)行電壓測試并保存數(shù)據(jù)；步驟F，基于半導(dǎo)體測試分析儀對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過本發(fā)明，解決了現(xiàn)有技術(shù)中長波器件的暗電流無法低成本快速準(zhǔn)確測量的問題，可以滿足短時間內(nèi)對批量長波器件的暗電流無損偵測，以方便對器件的參數(shù)批量分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計，用來指導(dǎo)工藝改進(jìn)。
【專利說明】一種長波HgCdTe光伏器件暗電流的測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通訊領(lǐng)域，特別是涉及一種長波HgCdTe光伏器件暗電流的測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002]HgCdTe紅外探測器在氣象，醫(yī)療等方面有很重要的作用，尤其近幾年在反導(dǎo)預(yù)警，目標(biāo)追蹤等軍事領(lǐng)域的作用越來越大，其暗電流水平和相關(guān)噪聲是決定探測器性能的關(guān)鍵要素，直接影響到紅外系統(tǒng)的目標(biāo)識別距離和虛警率，必須研宄并盡量減小暗電流的影響。長波器件相比中短波器件具有更高的暗電流，為了降低暗電流，勢必先對暗電流進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測才能更好的對其進(jìn)行研宄改善。一般對暗電流的檢測方法實驗設(shè)備昂貴復(fù)雜，準(zhǔn)備工作多，試驗周期長，有些還需要借助于電路互聯(lián)才能測試，而且有的方法測試點單一，不能求解重要參數(shù)給研宄帶來了極大的浪費和不便。
[0003]針對相關(guān)技術(shù)中長波器件的暗電流無法低成本快速準(zhǔn)確測量的問題，目前尚未提出有效的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對相關(guān)技術(shù)中長波器件的暗電流無法低成本快速準(zhǔn)確測量的問題，本發(fā)明提供了一種長波HgCdTe光伏器件暗電流的測試方法，用以解決上述技術(shù)問題。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種長波HgCdTe光伏器件暗電流的測試方法，其中，該方法包括:步驟A，將樣品安裝在液氮杜瓦中，并按定義焊接好引線；步驟B，在所述杜瓦中安裝冷屏并加入溫度傳感器；步驟C，對液氮杜瓦進(jìn)行抽取真空操作；步驟D，用測試線連接所述杜瓦與半導(dǎo)體測試分析儀；步驟E，基于所述半導(dǎo)體測試分析儀對所述樣品進(jìn)行電壓測試并保存數(shù)據(jù)；步驟F，基于所述半導(dǎo)體測試分析儀對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
[0006]優(yōu)選地，所述冷屏為由c型環(huán)、內(nèi)外冷屏、外層冷屏組成的雙層冷屏結(jié)構(gòu)；其中，內(nèi)層冷屏表面鍍金，直徑為18臟，厚度1mm，外層冷屏的直徑為30mm，厚度為0.6臟，內(nèi)外冷屏全為封閉式，無開口，內(nèi)外冷屏之間的距離為6_，內(nèi)層冷屏之間和冷頭之間墊有c型環(huán)，所述c型環(huán)與內(nèi)層冷屏之間填涂有導(dǎo)熱脂。
[0007]優(yōu)選地，所述步驟A包括:將樣品黏貼在中測杜瓦的冷頭上。
[0008]優(yōu)選地，所述步驟B包括:在樣品周圍墊上c型環(huán)，在所述c形環(huán)上黏貼所述內(nèi)側(cè)冷屏，并在所述c型環(huán)上均勻填涂導(dǎo)熱脂；在內(nèi)側(cè)冷屏的外表面上加入溫度傳感器，然后安裝外層冷屏，最后在外面扣上窗座。
[0009]優(yōu)選地，所述步驟C包括:對液氮杜瓦進(jìn)行抽取真空操作，直到真空度達(dá)到ltorr時停止。
[0010]優(yōu)選地，所述步驟D包括:在所述杜瓦中灌入液氮，并對內(nèi)層冷屏的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測；當(dāng)傳感器數(shù)值穩(wěn)定在1.05(80k)時，用測試線連接所述杜瓦與半導(dǎo)體分析儀。
[0011]優(yōu)選地，所述溫度傳感器安裝位置為內(nèi)層冷屏的外表面上，所述溫度傳感器已進(jìn)行溫度標(biāo)定。所述溫度傳感器與內(nèi)層冷屏之間填涂有導(dǎo)熱脂。
[0012]優(yōu)選地，所述測試線一端為BNC射頻連接器，一端為微型D型插頭，中間設(shè)置為射頻電纜，所述射頻電纜從內(nèi)到外分別是輸出線、絕緣層、地線、絕緣層、屏蔽層、絕緣層、夕卜殼，整體為一連續(xù)屏蔽體；其中，所述測試線的各個連接處為焊接。
[0013]優(yōu)選地，所述電壓測試的范圍為:-0.8v-0.lv，步長為0.5mv,電壓測試后得到的是一組關(guān)于電壓電流的數(shù)據(jù)。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟F包括:對數(shù)據(jù)進(jìn)行平整度，數(shù)據(jù)篩選，差分，多項式擬合數(shù)據(jù)處理，得到暗電流的動態(tài)電阻隨電壓的變化曲線，最后求得反偏工作電阻Rr，零偏電阻R0。
[0015]本發(fā)明有益效果如下:
[0016]測量暗電流快速，準(zhǔn)確，成本低，時間短，可以滿足短時間內(nèi)對批量長波器件的的暗電流無損偵測，以方便對器件的參數(shù)批量分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計，用來指導(dǎo)工藝改進(jìn)。
[0017]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的【具體實施方式】。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例一的長波HgCdTe光伏器件暗電流的測試方法流程圖；
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例二的暗電流測試結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例二的測試屏蔽線示意圖；
[0021]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例二的實際測量暗電流曲線圖；
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例二的數(shù)據(jù)處理后的暗電流曲線圖；
[0023]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例二的數(shù)據(jù)處理后的暗電流動態(tài)電阻曲線圖。

【具體實施方式】
[0024]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中長波器件的暗電流無法低成本快速準(zhǔn)確測量的問題，本發(fā)明提供了一種長波HgCdTe光伏器件暗電流的測試方法，以下結(jié)合附圖以及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
[0025]為了低成本快速準(zhǔn)確的測量長波器件的暗電流，而且能夠通過測試結(jié)果計算出重要參數(shù)，本發(fā)明以光伏探測器的中測杜瓦結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，針對結(jié)構(gòu)測量暗電流的不足加以改良，從而準(zhǔn)確快速的測量暗電流，滿足大批量快速測試的要求。
[0026]實施例一
[0027]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例一的長波HgCdTe光伏器件暗電流的測試方法流程圖，如圖1所示，該方法包括:
[0028]步驟A，將樣品安裝在液氮杜瓦中，并按定義焊接好引線。具體地，步驟A包括:將樣品黏貼在中測杜瓦的冷頭上。
[0029]步驟B，在上述杜瓦中安裝冷屏并加入溫度傳感器。
[0030]步驟C，對上述冷屏進(jìn)行抽取真空操作。具體地，步驟C包括:對液氮杜瓦進(jìn)行抽取真空操作，直到真空度達(dá)到ltorr時停止。
[0031]步驟D，用測試線連接上述杜瓦與半導(dǎo)體測試分析儀。
[0032]上述測試線一端為BNC射頻連接器，一端為微型D型插頭，中間設(shè)置為射頻電纜，上述射頻電纜從內(nèi)到外分別是輸出線、絕緣層、地線、絕緣層、屏蔽層、絕緣層、外殼，整體為一連續(xù)屏蔽體；其中，上述測試線的各個連接處為焊接。
[0033]步驟E，基于上述半導(dǎo)體測試分析儀對上述樣品進(jìn)行電壓測試并保存數(shù)據(jù)。其中，該電壓測試的范圍為:-0.8v-0.lv，步長為0.5mv,電壓測試后得到的是一組關(guān)于電壓電流的數(shù)據(jù)。
[0034]步驟F，基于上述半導(dǎo)體測試分析儀對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。具體包括:對數(shù)據(jù)進(jìn)行平整度，數(shù)據(jù)篩選，差分，多項式擬合數(shù)據(jù)處理，得到暗電流的動態(tài)電阻隨電壓的變化曲線，最后求得反偏工作電阻Rr，零偏電阻R0。
[0035]通過本實施例，解決了現(xiàn)有技術(shù)中長波器件的暗電流無法低成本快速準(zhǔn)確測量的問題，可以滿足短時間內(nèi)對批量長波器件的的暗電流無損偵測，以方便對器件的參數(shù)批量分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計，用來指導(dǎo)工藝改進(jìn)。
[0036]下面對本實施例中的冷屏的結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。冷屏是由c型環(huán)、內(nèi)外冷屏、外層冷屏組成的雙層冷屏結(jié)構(gòu)；其中，內(nèi)層冷屏表面鍍金，直徑為18_，厚度1_，外層冷屏的直徑為30mm，厚度為0.6mm，內(nèi)外冷屏全為封閉式，無開口，內(nèi)外冷屏之間的距離為6mm，內(nèi)層冷屏之間和冷頭之間墊有c型環(huán)，上述c型環(huán)與內(nèi)層冷屏之間填涂有導(dǎo)熱脂。上述c型環(huán)可以是rc陶瓷環(huán)。
[0037]溫度傳感器安裝位置為內(nèi)層冷屏的外表面上，上述溫度傳感器已進(jìn)行溫度標(biāo)定。上述溫度傳感器與內(nèi)層冷屏之間填涂有導(dǎo)熱脂。
[0038]基于上述的冷屏結(jié)構(gòu)，下面對步驟B的實施過程進(jìn)行介紹，上述步驟B包括:在樣品周圍墊上C型環(huán)，在上述C形環(huán)上黏貼上述內(nèi)側(cè)冷屏，并在上述C型環(huán)上均勻填涂導(dǎo)熱脂；在內(nèi)側(cè)冷屏的外表面上加入溫度傳感器，然后安裝外層冷屏，最后在外面扣上窗座。
[0039]基于上述的冷屏結(jié)構(gòu)，下面對步驟D的實施過程進(jìn)行介紹，上述步驟D包括:在杜瓦中灌入液氮，并對內(nèi)層冷屏的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測；當(dāng)傳感器數(shù)值穩(wěn)定在1.05(80k)時，用測試線連接上述杜瓦與半導(dǎo)體分析儀。
[0040]本發(fā)明針對光伏型HgCdTe長波器件，提出一種測試方法，基于現(xiàn)有的液氮杜瓦結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行改進(jìn)，用測試管芯樣品作為實驗材料，以達(dá)到無損準(zhǔn)確測量暗電流的目的。
[0041]采用一般的結(jié)構(gòu)用來測量暗電流有幾個難點:
[0042]1.冷屏結(jié)構(gòu)的絕熱效果一般，背景溫度過高會對探測器產(chǎn)生過多的輻射，導(dǎo)致探測器響應(yīng)產(chǎn)生輻射電流，影響暗電流的真實值。
[0043]2.測試儀器和杜瓦之間的測試線連接抗電磁干擾能力較差，自然和人為都會對其造成影響，特別是在零偏暗電流較小時影響很大。
[0044]4.冷屏與冷頭之間導(dǎo)熱速率慢。
[0045]5.如采用探測器與電路互聯(lián)，用積分時間求暗電流，還會由于探測器到電路的注入效率和電路的等效電容不準(zhǔn)等原因，會造成暗電流測量不精確，而且單點測試結(jié)果對于求取動態(tài)電阻等重要參數(shù)也有很大的困難。
[0046]所以針對以上不足，本發(fā)明設(shè)計了如下一個新的測試方案。
[0047]實施例二
[0048]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例二的暗電流測試結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本發(fā)明實施例首先以芯片的測試管芯為樣品材料，這樣可以針對pn結(jié)本身展開測量，本身是一種無損測量，而且避免引入電路等外來因素的干擾。
[0049]另外，為了降低背景的輻射噪聲，把以前的單層封口冷屏改為由c型環(huán)(rc陶瓷環(huán))，內(nèi)層冷屏，外層冷屏組成的結(jié)構(gòu)，c型環(huán)用來在冷頭上支撐起內(nèi)層冷屏，雙層冷屏中間的真空可以更好的減少探測器背景和外界進(jìn)行熱交換，使得背景溫度更低，另外內(nèi)層冷屏鍍金，可以使得冷屏發(fā)射的能量更低，都可以使得輻射電流更小，暗電流更加逼近真實值，另外為了使導(dǎo)熱更快，減少測試時間，在c環(huán)和內(nèi)層冷屏之間以及溫度傳感器上面都填涂導(dǎo)熱脂，使得更快監(jiān)測到冷屏降到理想溫度。經(jīng)測試這種結(jié)構(gòu)相比于普通封口冷屏，降溫速度快，背景穩(wěn)定溫度要降低5K左右，金表面相比普通黑體表面產(chǎn)生的輻射也更少:在零偏下，將暗電流的測試精度提高1到2個數(shù)量級(l0.-lO—HA)，基本和國外大型精密儀器的測量結(jié)果相同。
[0050]而連接測試杜瓦與IV測試儀的普通測試線改為射頻電纜線，測試線微型D型插頭，三層屏蔽電纜線，BNC射頻連接器組成，如圖3所示的測試屏蔽線示意圖，測試電纜線外層為一個封閉的電磁屏蔽體，可以很好的隔絕外界照明，機器，人為等產(chǎn)生的電磁波干擾，經(jīng)實際測量，啟用芯的射頻電纜后，外界電磁波對測試產(chǎn)生的電信號影響為10_13量級，相比普通測試線要提高1到2個數(shù)量級。
[0051]測試儀為安捷倫4156半導(dǎo)體參數(shù)分析儀，測量時以0.5mv為步長，從_0.8v到
0.lv為變化范圍，測量樣品暗電流隨偏壓的變化，得到一組電壓電流的關(guān)系數(shù)據(jù)，如圖4所示的實際測量暗電流曲線圖，對其進(jìn)行平整度差分多項式擬合等處理，得到暗電流動態(tài)電阻，電流，電壓的關(guān)系，如圖5所示的數(shù)據(jù)處理后的暗電流曲線圖，以及圖6所示的數(shù)據(jù)處理后的暗電流動態(tài)電阻曲線圖，最后求得相關(guān)重要參數(shù)。
[0052]經(jīng)比較，實驗所得的暗電流曲線(如圖4所示)和國外經(jīng)過精密儀器測量的暗電流曲線基本吻合，暗電流零偏時的峰值精度也在同一個數(shù)量級，測試系統(tǒng)噪聲對暗電流的影響也很小，可以認(rèn)為測量曲線就是長波器件的真實暗電流。
[0053]基于上述思路，下面通過優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說明。
[0054]實施例三
[0055]本實施例的長波HgCdTe光伏器件暗電流的測試方法是:首先將樣品黏貼在中測杜瓦的冷頭上，并按照定義焊接好，然后在樣品周圍墊上c型環(huán)，在c形環(huán)上黏貼內(nèi)側(cè)鍍金冷屏，并在c型陶瓷環(huán)上均勻填涂導(dǎo)熱脂，然后在內(nèi)側(cè)冷屏外表面上加入溫度傳感器，然后安裝外層冷屏，最后在外面扣上窗座，然后進(jìn)行抽真空，真空度達(dá)到ltorr停止，然后在測試杜瓦中灌入液氮，并對內(nèi)層冷屏的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)傳感器數(shù)值穩(wěn)定在1.05(80k)左右時，連接杜瓦與半導(dǎo)體分析儀，進(jìn)行樣品的IV測試，測試結(jié)果如圖4所示，最后對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行平滑度等處理以便對噪聲進(jìn)行進(jìn)一步消除，結(jié)果如圖5所示，在對暗電流進(jìn)行差分以及多項式擬合，得到暗電流的動態(tài)電阻隨電壓的變化曲線，并求得實際的Rr =9.56511E9 Ω 和 R0 = 1.69227E6 Ω，曲線如圖 6 所示。
[0056]本發(fā)明的技術(shù)方案是一種針對長波HgCdTe探測器暗電流檢測的快速方法，該方法利用液氮杜瓦結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，結(jié)合其他手段，降低背景噪聲以及外界電磁干擾，能夠符合暗電流微小信號采集和利用數(shù)據(jù)能夠求取暗電流動態(tài)電阻的測試要求，本發(fā)明特有點是:測量暗電流快速，準(zhǔn)確，成本低，時間短，可以滿足短時間內(nèi)對批量長波器件的暗電流無損檢測。
[0057]盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到各種改進(jìn)、增加和取代也是可能的，因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)不限于上述實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種長波HgCdTe光伏器件暗電流的測試方法，其特征在于，該方法包括: 步驟A，將樣品安裝在液氮杜瓦中，并按定義焊接好引線； 步驟B，在所述杜瓦中安裝冷屏并加入溫度傳感器； 步驟C，對所述液氮杜瓦進(jìn)行抽取真空操作； 步驟D，用測試線連接所述杜瓦與半導(dǎo)體測試分析儀； 步驟E，基于所述半導(dǎo)體測試分析儀對所述樣品進(jìn)行電壓測試并保存數(shù)據(jù)； 步驟F，基于所述半導(dǎo)體測試分析儀對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
2.如權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于， 所述冷屏是由c型環(huán)、內(nèi)外冷屏、外層冷屏組成的雙層冷屏結(jié)構(gòu)；其中，內(nèi)層冷屏表面鍍金，直徑為18mm，厚度1mm，外層冷屏的直徑為30mm，厚度為0.6mm，內(nèi)外冷屏全為封閉式，無開口，內(nèi)外冷屏之間的距離為6mm，內(nèi)層冷屏之間和冷頭之間墊有c型環(huán)，所述c型環(huán)與內(nèi)層冷屏之間填涂有導(dǎo)熱脂。
3.如權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于，所述步驟A包括: 將樣品黏貼在中測杜瓦的冷頭上。
4.如權(quán)利要求2所述的測試方法，其特征在于，所述步驟B包括: 在樣品周圍墊上c型環(huán)，在所述c形環(huán)上黏貼所述內(nèi)側(cè)冷屏，并在所述c型環(huán)上均勻填涂導(dǎo)熱脂； 在內(nèi)側(cè)冷屏的外表面上加入溫度傳感器，然后安裝外層冷屏，最后在外面扣上窗座。
5.如權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于，所述步驟C包括: 對所述液氮杜瓦進(jìn)行抽取真空操作，直到真空度達(dá)到ltorr時停止。
6.如權(quán)利要求2所述的測試方法，其特征在于，所述步驟D包括: 在所述杜瓦中灌入液氮，并對內(nèi)層冷屏的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測； 當(dāng)傳感器數(shù)值穩(wěn)定在1.05 (80k)時，用測試線連接所述杜瓦與半導(dǎo)體分析儀。
7.如權(quán)利要求2所述的測試方法，其特征在于， 所述溫度傳感器安裝位置為內(nèi)層冷屏的外表面上，所述溫度傳感器已進(jìn)行溫度標(biāo)定。所述溫度傳感器與內(nèi)層冷屏之間填涂有導(dǎo)熱脂。
8.如權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于， 所述測試線一端為BNC射頻連接器，一端為微型D型插頭，中間設(shè)置為射頻電纜，所述射頻電纜從內(nèi)到外分別是輸出線、絕緣層、地線、絕緣層、屏蔽層、絕緣層、外殼，整體為一連續(xù)屏蔽體；其中，所述測試線的各個連接處為焊接。
9.如權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于， 所述電壓測試的范圍為:-0.8v-0.lv，步長為0.5mv,電壓測試后得到的是一組關(guān)于電壓電流的數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于，所述步驟F，包括: 對數(shù)據(jù)進(jìn)行平整度，數(shù)據(jù)篩選，差分，多項式擬合數(shù)據(jù)處理，得到暗電流的動態(tài)電阻隨電壓的變化曲線，最后求得反偏工作電阻Rr，零偏電阻R0。
【文檔編號】G01R19/00GK104502671SQ201410851519
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】孫浩, 鮑哲博, 朱西安, 李家發(fā), 劉偉, 東海杰, 寧提 申請人:中國電子科技集團公司第十一研究所