原创教学课程--光电测试

 2010-7-20 17:39  2210 7 7 分类: 测试测量

正向电压测试（V_F）和光学测试

V_F测试验证的是可见光LED的正向工作电压。当把一个正向电流加载到二极管上时，它开始导通。在开始电流值较低时，二极管上的电压降快速增大，但是随着激励电流的增加，电压上升的斜率开始变平。二极管通常工作在电压相对稳定的这一区域。在这些工作条件下测试二极管也十分有用。正向电压测试（V_F）是提供一个已知的电流并测量二极管上产生的电压降。典型的测试电流范围从几十毫安到几安，而产生的电压大小通常为几伏。由于正向电压与LED的色度直接相关，因此制造商通常根据这类测试的结果进行器件分拣。

施加正向偏置电流还用于光学测试，因为其中的电流与发光的大小密切相关。在测量光功率时，可以在待测器件附近放置一个光电二极管或累计球捕捉发出的光子。然后将光转换为电流，就可以利用安培计或者数字源表的一个通道进行测量了。在很多测试应用中，利用固定的源电流大小可以同时测出二极管的电压和输出光的大小。此外，利用同样的激励电流值和分光计还可以获得光谱输出等细节信息。

反向击穿电压（V_R）和漏电流（I_L）测试

向LED上加载负偏电流可以测出所谓的反向击穿电压（V_R）。测试电流应该设置为当电流稍微增大时所测得的电压值不再明显变化的位置。当电压高于这一大小时，大幅增加反偏电流使得反向电压变化不大。这一参数指标通常是一个最小值。在测试时要在一段特定时间内提供一个较小的反偏电流，然后测量LED上的电压降。测量的结果通常为几十伏量级。

一般而言，我们采用中等大小的电压（几伏到几十伏）测量漏电流（I_L）。漏电流测试测量的是当加载低于击穿电压的反向电压时，LED上泄漏的小电流。确保器件生产过程中不超过某个阈值是漏流测量的惯用方法，对隔离测量更加常用。其中有两个原因。第一，低电流测量需要较长的稳定时间，因此测试需要较长的时间才能完成。第二，环境干扰和电噪声对低值信号具有较大的影响，因此在屏蔽方面需要特别小心。这种特殊的屏蔽会增大测试夹具的复杂性，可能会干扰自动机械手的操作。

测试系统介绍

单LED测试系统

图中给出了一种LED测试台的简化模块图。为了实现自动测试，其中包含一台PC和一个元件机械手——用于晶圆级测量的探测台。

图1. 基于2602A数字源表的单LED测试系统模块图

在这一系统中，PC机的主要作用是将测量数据保存在数据库中用于归档。第二个作用是为不同的元件重新配置测试序列。2600A系列仪器的一个独特之处就是其相对PC控制器的独立性。它们内置的测试脚本处理器支持用户编写在仪器自身上运行的完整测试规划。换句话说，用户可以编写完整的PASS/FAI_L测试序列脚本，无需仪器重编程即可通过2602A的面板执行脚本。

另外一种面向生产的情形稍微有些不同。在生产过程中，可能有机械手将各个LED传送到测试夹具上，在那里进行电气接触。夹具对环境光线进行了屏蔽，并且内置光电探测器（PD）进行光测量。在这个配置中，2602型双通道数字源表可以实现两种连接功能。源测量单元A（SMUA）用于向LED提供测试信号并测量其电响应参数，而SMUB可用于在光测量过程中监测光电二极管。

在编制测试序列时，可以采用元件机械手的一条数字线作为“测试开始”（SOT）信号。当数字源表检测到该SOT信号后，对LED进行特征分析的测试就开始了。

在完成所有的电气和光学测试之后，将一条表示“测量完成”的数字线置位，传给元件机械手。此外，2602本身的智能特点可以实现所有的PASS/FAIL操作，通过2602上的数字I/O端口向元件机械手发送数字命令，根据PASS/FAIL判断结果对LED进行分拣。然后，通常会同时发生两个操作：数据传输给PC进行统计过程控制（SPC）以及向测试夹具中机械放置一个新的DUT。

多器件/阵列的LED测试系统

除了单器件测试，还存在多个器件测试的情形，例如涉及老化工艺的测试。在这些测试中，要在一段特定的时间内对多个部件进行测量。通常采用一个连续的电流驱动DUT，但是多个光检波器可以采用多路复用的方式通过开关系统连接一个电流表。开关系统与电表的正确选择取决于所关心电流的动态范围。吉时利提供了多种适合多LED测试的开关选件。例如，3706型系统开关/万用表具有6个插槽，能够支持高达576个复用通道或者2688个矩阵交叉点。它支持TSP功能，是2600A系列数字源表的理想伴侣。通过TSP-Link?，可以快速而方便地实现3706和2600A系列数字源表的集成。这种集成可以实现两种仪器之间操作的紧密同步，能够在单个测试脚本的控制下工作，从而最大限度提高了速度并简化了系统结构。

对于少量LED的测试，可以采用多个2600系列数字源表。图2给出了采用一个PD通道的三LED器件测试系统结构。