计算APD击穿电压的方法及其电路与流程

本发明涉及一种APD（雪崩光电二极管），具体涉及一种计算APD击穿电压的方法及电路。

背景技术：

在使用APD作接收端的光模块生产过程中，正确的设置APD工作点才能保证光模块收端灵敏度、过载以满足行业内指标要求。合理的APD反向工作电压Vapd通常与APD的击穿电压Vbr紧密相连（通常Vapd=Vbr-X），所以找到APD的Vbr对设置APD的工作电压至关重要。

在现有调试光模块方法中，通常根据测试模块最佳灵敏度来反向调整Vapd，但最佳灵敏度点的Vapd通常是一个范围（如图1所示），且每个APD的灵敏度存在差异，这样无法保证模块Vapd电压的一致性。同时若某些APD灵敏度较差，不满足要求，生产时却需要花很多时间去调试选择，生产效率低下。所以需要另一种精确、高效、一致性好的调试方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种精确、高效、一致性好的计算APD击穿电压的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种计算APD击穿电压的方法，其特征在于，包括如下步骤：①无光条件下在APD上加反向电压Vapd；②APD产生的暗电流Idark通过电流镜镜像后流入跨阻放大器；③通过跨阻放大器的输出电压Vo反算出APD的暗电流Idark；④判断APD的暗电流Idark是否等于10μA，若是则此时的反向电压Vapd即为APD的击穿电压，若否则重新设置反向电压Vapd，返回步骤③。其中，通过输出电压V0反算出APD暗电流时，在本发明实施例中是通过ADC模块转化后自动计算的，在其它实施例中也可以不经ADC模块转换直接由模拟电路计算。

优选的，即步骤①中APD上的反向电压起始值为厂家提供的APD典型值，即以厂家提供的APD典型值Vapd0为起点去调整Vapd。

本发明还提供一种计算APD击穿电压的电路，所述电路包括APD、电流镜、跨阻放大器DC模块以及偏置电路；APD的阴极接反向电压Vapd，所述APD产生的暗电流Idark及偏置电路产生的电流Ir0之和通过电流镜2镜像后流向跨阻放大器3的一输入端，跨阻放大器实现电流电压转换，ADC模块采集跨阻放大器输出电压，通过该电压反算出APD的暗电流Idark，判定APD的暗电流Idark是否满足10μA。

优选的，所述偏置电路为电阻R0，电阻R0一端接地一端接APD的阴极，为整个电路提供静态工作电压和电流。

优选的，APD的阴极与电流镜的一端连接，电流镜的另一端连接跨阻放大器的一个输入端并通过反馈电阻R1连接跨阻放大器的输出端，跨阻放大器的另一输入端接入参考电压Vref，所述暗电流Idark=(Vref-Vo)/R1/k-Vapd/R0，其中k为电流镜电流放大倍数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过APD在高压设置下产生一个未知暗电流，该暗电流经过电流镜、跨阻放大器、ADC后被计算出该暗电流的具体值，通过判断该暗电流是否满足APD击穿时的定义：Idark=10μA来确认是否准确找到APD的击穿电压。找到合理的工作电压是通过计算判断暗电流是否达到10μA来完成的，省去了不停测试灵敏度所耗费的时间，之后只需要测试一次灵敏度即可完成测试；当APD不合格时，也只需要找到当暗电流Idark等于10μA时对应的Vapd，之后测试一次该Vapd下的灵敏度，若不满足要求，则说明此APD不符合要求。由此可见本发明能够精确找到APD的Vbr，从而找到合理的反向工作电压Vapd，精确、高效、一致性好，能提升光模块生产良率，生产效率，降低生产成本。

附图说明

图1是APD灵敏度与电压关系图；

图2是计算APD击穿电压方法硬件框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护的范围。

通常，在无光输入的条件下，一个反向电压Vapd对应一个暗电流Idark，当Idark=10μA时，则Vbr=Vapd。图2是本实施例的计算APD击穿电压的电路框图，如图2所示，所述电路包括APD1、电流镜2、跨阻放大器3和ADC模块以及偏置电路；所述APD1在反向电压Vapd作用下产生的暗电流Idark及偏置电路产生的电流Ir0之和通过电流镜2镜像后流向跨阻放大器3的一输入端，跨阻放大器3实现电流电压转换，ADC模块采集跨阻放大器3输出电压，通过该电压反算出APD1的暗电流，判定APD1的暗电流是否满足10μA。进一步的，所述偏置电路包括电阻R0，电阻R0一端接地一端接APD1的阴极，为整个电路提供静态工作电压和电流。APD1的阴极与电流镜2的一端连接，电流镜2的镜向端连接跨阻放大器3的一个输入端，并通过反馈电阻R1连接跨阻放大器3的输出端，跨阻放大器3的输出端连接ADC模块，跨阻放大器3的另一输入端接入参考电压Vref。

本发明利用上述电路快速计算APD击穿电压的方法如下：

①：为了快速找到Vbr，先将APD反向电压Vapd设置到厂家提供的典型值Vapd0，然后ADC模块采集此设置下APD的暗电流Idark与第一电阻电流Ir0经电流镜2、跨阻放大器3转换后的输出电压Vo；

②：此时Vo成为已知量，再根据电路参数得出Vo=Vref-(Idark+Ir0)*k*R1，进一步推导出Idark+Ir0=(Vref-Vo)/R1/k，其中k为电流镜电流放大倍数；

③：根据欧姆定律算出理论上的Ir0，Ir0=Vapd/R0；

④：结合②与③可知：Idark=(Vref-Vo)/R1/k-Vapd/R0；

⑤：判定Idark，若Idark=10μA，则成功寻找到击穿电压Vbr，且Vbr=Vapd；若Idark≠10μA，重新设置Vapd，计算新Idark，当Idark=10μA，完成寻找Vbr。

本发明通过APD在高压设置下产生一个未知暗电流，该暗电流经过电流镜、跨阻放大器、ADC后被计算出该暗电流的具体值，通过判断该暗电流是否满足APD击穿时的定义：Idark=10μA来确认是否准确找到APD的击穿电压。找到合理的工作电压是通过计算判断暗电流是否达到10μA来完成的，省去了不停测试灵敏度所耗费的时间，之后只需要测试一次灵敏度即可完成测试；当APD不合格时，也只需要找到当暗电流Idark等于10μA时对应的Vapd，之后测试一次该Vapd下的灵敏度，若不满足要求，则说明此APD不符合要求。由此可见本发明能够精确找到APD的Vbr，从而找到合理的反向工作电压Vapd，精确、高效、一致性好，能提升光模块生产良率，提高生产效率，降低生产成本。