[发明专利]半导体光敏管动态特性测试方法

说明书

本发明属电子技术领域，特别是涉及半导体光敏管（光电二极管、光电三极管、光电池、光敏电阻、光电耦合器件）的动态伏安特性、光电特性的测试方法。

半导体晶体管动态特性测试方法已很成熟，获得了广泛的应用，而半导体光敏管的动态特性测试却很困难。这是因为电压、电流的动态扫描控制易于实现，而光强或光功率的动态扫描控制则比较困难。自从原电子工业部1982年颁布了“半导体光敏管测试方法”标准（SJ2214.1～2214.10-82）以来，生产、研究单位均按此方法中的标准对半导体光敏管进行测试。该标准采用静态测试方法，局部准确性虽好，但还存在着许多实际困难和问题，其缺点主要表现为：

（1）采用逐点测量，工作量大，测量效率低;

（2）给不出完整的伏安、光电特性曲线，因而不能全面显示半导体光敏管的动态特性;

（3）给出的测量参数在电路设计中是不充分的;

（4）不便于各种光敏管之间的比较与挑选。

本发明的目的在于通过解决光功率信号的动态扫描控制技术及半导体光敏管伏安、光电特性的显示来实现半导体光敏管动态特性的测试。

为了测试半导体光敏管的动态伏安特性，本发明的技术思想是：产生阶梯光强信号，并使每一级光强对应光敏管的一种光偏置状态;产生扫描电压，使该电压从零起始，随时间线性增长，偏加于光敏管两端，且扫描频率满足人眼视觉暂留效应;使阶梯光的每级跳变与扫描电压起始保持严格同步。

为测试半导体光敏管的动态光电特性，本发明的技术思想是：产生连续扫描变化的光强信号;产生从零起始、随时间线性增长的扫描电压;使光强信号与扫描电压严格同步;给光敏管偏加一恒定电压。

以下结合附图详细说明本发明的测试原理：

图1是半导体光敏管特性动态测试原理框图

图2.1是测试伏安特性时的波形关系图

图2.2是测试光电特性时的波形关系图

图3.1是扫描电压及同步信号产生电路图

图3.2是单结晶体管等效电路及伏安特性图

图3.3是单结管E极、B₁极及同步信号波形图

图4.1是扫描电压控制及输出电路图

图4.2是图4.1中各点的波形图

图5.1是阶梯信号产生电路

图5.2是同步信号及阶梯波波形图

图6.1是扫描光强产生电路图

图6.2是阶梯光强产生电路图

图7.1是阶梯恒流产生电路图

图7.2是阶梯恒流产生电路中各点的波形图

图8是光电流检测与显示电路图

图9.1、9.2是扫描电压定标电路图

图9.3、9.4是扫描光强定标电路图

图9.5是阶梯光强及阶梯电流定标示意图

扫描电压的产生及阶梯电压同步信号的产生：

图3.1中，主件为一个单结晶体管振荡器，单结管等效电路及其伏安特性如图3.2所示。根据单结晶体管的伏安特性，当该单结管的发射极电压增大到ηV_BB+V_d时，单结管将呈现负阻特性，据此可产生振荡。

图3.1中，T₃、R₃构成恒流源向电容C₁充电，当电容上的电压上升到ηV_BB+V_d时，T₂导通，C₁两端电压迅速下降。由于T₂导通电阻很小，因而放电时间极短。当C₁两端的电压降至T₂的谷值电压V_V后，T₂截止，T₃又向C₁充电，下一个周期又开始了。由于B₁极上的电脉冲为放电产生，它总是在一个周期结束，下一周期开始前产生，因而可用作同步信号。由于直接从B₁上获取的信号较小，故用T₁予以整形放大。

为使显示的每帧图像没有明显的闪烁现象，帧频必须大于人眼的临界闪烁频率：50～60Hz。图3.1中，电路的设计充分考虑这一需要，扫描电压的周期近似计算为