[发明专利]一种降低量子效应光电探测阵列暗电流的微光测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及电路设计和光电集成技术领域，具体地说是一种降低量子效应光电探测阵列暗电流的微光测试方法。

背景技术

近年来，光电探测器已经在医疗、生物分子科学、环境监测等领域得到开发和应用，这些应用领域常需要探测极微弱的光信号，而PIN等光电探测器由于本身的结构所致灵敏度比较差不能进行微光探测。目前，新研制的光电探测器不同于硅基CCD和CMOS器件的工作原理，它是带有量子点的InGaAs/GaAs n-i-n结构光探测器，通过选择不同的化合物半导体材料体系，可以设计不同的探测波长，对于微光探测具有很高的灵敏度。将量子效应光电探测阵列与读出电路对接，可以将探测器探测到的微弱的电流、电压或电阻变化转换成电信号。

目前，对量子效应光电探测器的微光测试，将量子效应光电探测阵列与读出电路对接，读出电路通过外部时序控制电路将量子效应光电探测器有序读出后由数据采集系统采集。基于光电测试平台，可以测试分析不同偏压下的输出影响和各积分电容的微光读出特性及其响应电压和响应率。读出电路在量子效应光电探测器中的主要功能是对探测器的微弱信号进行预处理（如积分、放大、滤波、采样/保持等）并在信号处理级间提供一个接口。

现有技术存在的问题是：由于探测器的电压响应率着随器件偏压的大小而变化，选择响应过小的偏压，则不易得到高灵敏的微弱响应，但是选择响应大的偏压，暗电流也比较大，暗电流占据了积分电容的容量，导致能够读出的光响应电压的减小，影响高灵敏的微弱响应。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种降低量子效应光电探测阵列暗电流的微光测试方法，采用电流分流器来分流和降低从量子效应光电探测阵列中流出的暗电流，使光探测阵列只有光电流流向读出电路，有效增大响应率和可测光功率的动态范围，而且动态阻抗小，进一步提高了读出电路的电荷存储容量和信噪比，有利于新型光电探测器的广泛应用。 

本发明的目的是这样实现的：一种降低量子效应光电探测阵列暗电流的微光测试方法，包括将量子效应光电探测阵列与读出电路对接，利用光电测试平台对量子效应光电探测阵列进行微光测试，读出电路通过外部时序控制电路将量子效应光电探测阵列采集的光信号有序读出后输入数据采集系统，由数据采集系统对测试的光电器件进行微光特性分析，其特点是所述量子效应光电探测阵列的输入端接有可变电阻器，通过调节可变电阻器分流和降低量子效应光电探测阵列流向读出电路的暗电流，提高可测的电压阈值，增大光信号的读出范围，更有效的读出量子效应光电探测阵列的微光信号。 

所述读出电路为CTIA-CDS结构的增益可调电路。

本发明与现有技术相比具有电荷存储容量和信噪比高，动态阻抗小，有效增大了响应率和可测光功率的动态范围，有利于新型光电探测器的广泛应用。

附图说明

图1为本发明微光测试系统示意图

图2为暗电流与不同积分电容的关系图

图3为2pF积分电容的响应电压输出图

图4为10pF积分电容的响应电压输出图

图5为12pF积分电容的响应电压输出图

具体实施方式  

本发明利用光电测试平台，测试量子效应光电探测阵列在不同偏压下的输出影响及其响应电压、响应率和各积分电容的微光读出特性的实施例，对本发明做进一步的阐述，具体操作如下： 

实施例1 

参阅附图1，将量子效应光电探测阵列1与读出电路3通过一个双面封装的转接板对接后，组成一个测试芯片，然后读出电路3分别与外部时序控制电路2和数据采集系统4连接。

将测试芯片设置于光电测试平台上，采用633nm He-Ne激光聚焦照射在量子效应光电探测阵列1的光敏元上进行微光测试，外部时序控制电路2控制读出电路3的时序工作，通过数据采集系统4对读出数据进行采集。上述读出电路3采用CTIA-CDS结构和具有2pF、10pF、12pF增益可调的积分电容组合，测试微光时可采用小电容积分读出，以求真实获得高灵敏度，在测试自然光或更强光时，采用大电容积分读出，使读出电路不易饱和，增大动态范围。