一种长波HgCdTe光伏器件暗电流的测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种长波HgCdTe光伏器件暗电流的测试方法。其中，该方法包括：步骤A，将样品安装在液氮杜瓦中，并按定义焊接好引线；步骤B，在杜瓦中安装冷屏并加入温度传感器；步骤C，对液氮杜瓦进行抽取真空操作；步骤D，用测试线连接杜瓦与半导体测试分析仪；步骤E，基于半导体测试分析仪对样品进行电压测试并保存数据；步骤F，基于半导体测试分析仪对数据进行分析。通过本发明，解决了现有技术中长波器件的暗电流无法低成本快速准确测量的问题，可以满足短时间内对批量长波器件的暗电流无损侦测，以方便对器件的参数批量分析，数据统计，用来指导工艺改进。
【专利说明】一种长波HgCdTe光伏器件暗电流的测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通讯领域，特别是涉及一种长波HgCdTe光伏器件暗电流的测试方法。
【背景技术】
[0002]HgCdTe红外探测器在气象，医疗等方面有很重要的作用，尤其近几年在反导预警，目标追踪等军事领域的作用越来越大，其暗电流水平和相关噪声是决定探测器性能的关键要素，直接影响到红外系统的目标识别距离和虚警率，必须研宄并尽量减小暗电流的影响。长波器件相比中短波器件具有更高的暗电流，为了降低暗电流，势必先对暗电流进行准确的监测才能更好的对其进行研宄改善。一般对暗电流的检测方法实验设备昂贵复杂，准备工作多，试验周期长，有些还需要借助于电路互联才能测试，而且有的方法测试点单一，不能求解重要参数给研宄带来了极大的浪费和不便。
[0003]针对相关技术中长波器件的暗电流无法低成本快速准确测量的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0004]针对相关技术中长波器件的暗电流无法低成本快速准确测量的问题，本发明提供了一种长波HgCdTe光伏器件暗电流的测试方法，用以解决上述技术问题。
[0005]根据本发明的一个方面，本发明提供了一种长波HgCdTe光伏器件暗电流的测试方法，其中，该方法包括:步骤A，将样品安装在液氮杜瓦中，并按定义焊接好引线；步骤B，在所述杜瓦中安装冷屏并加入温度传感器；步骤C，对液氮杜瓦进行抽取真空操作；步骤D，用测试线连接所述杜瓦与半导体测试分析仪；步骤E，基于所述半导体测试分析仪对所述样品进行电压测试并保存数据；步骤F，基于所述半导体测试分析仪对所述数据进行分析。
[0006]优选地，所述冷屏为由c型环、内外冷屏、外层冷屏组成的双层冷屏结构；其中，内层冷屏表面镀金，直径为18臟，厚度1mm，外层冷屏的直径为30mm，厚度为0.6臟，内外冷屏全为封闭式，无开口，内外冷屏之间的距离为6_，内层冷屏之间和冷头之间垫有c型环，所述c型环与内层冷屏之间填涂有导热脂。
[0007]优选地，所述步骤A包括:将样品黏贴在中测杜瓦的冷头上。
[0008]优选地，所述步骤B包括:在样品周围垫上c型环，在所述c形环上黏贴所述内侧冷屏，并在所述c型环上均匀填涂导热脂；在内侧冷屏的外表面上加入温度传感器，然后安装外层冷屏，最后在外面扣上窗座。
[0009]优选地，所述步骤C包括:对液氮杜瓦进行抽取真空操作，直到真空度达到ltorr时停止。
[0010]优选地，所述步骤D包括:在所述杜瓦中灌入液氮，并对内层冷屏的温度进行实时监测；当传感器数值稳定在1.05(80k)时，用测试线连接所述杜瓦与半导体分析仪。
[0011]优选地，所述温度传感器安装位置为内层冷屏的外表面上，所述温度传感器已进行温度标定。所述温度传感器与内层冷屏之间填涂有导热脂。
[0012]优选地，所述测试线一端为BNC射频连接器，一端为微型D型插头，中间设置为射频电缆，所述射频电缆从内到外分别是输出线、绝缘层、地线、绝缘层、屏蔽层、绝缘层、夕卜壳，整体为一连续屏蔽体；其中，所述测试线的各个连接处为焊接。
[0013]优选地，所述电压测试的范围为:-0.8v-0.lv，步长为0.5mv,电压测试后得到的是一组关于电压电流的数据。
[0014]优选地，所述步骤F包括:对数据进行平整度，数据筛选，差分，多项式拟合数据处理，得到暗电流的动态电阻随电压的变化曲线，最后求得反偏工作电阻Rr，零偏电阻R0。
[0015]本发明有益效果如下:
[0016]测量暗电流快速，准确，成本低，时间短，可以满足短时间内对批量长波器件的的暗电流无损侦测，以方便对器件的参数批量分析，数据统计，用来指导工艺改进。
[0017]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的【具体实施方式】。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是根据本发明实施例一的长波HgCdTe光伏器件暗电流的测试方法流程图；
[0019]图2是根据本发明实施例二的暗电流测试结构示意图；
[0020]图3是根据本发明实施例二的测试屏蔽线示意图；
[0021]图4是根据本发明实施例二的实际测量暗电流曲线图；
[0022]图5是根据本发明实施例二的数据处理后的暗电流曲线图；
[0023]图6是根据本发明实施例二的数据处理后的暗电流动态电阻曲线图。
【具体实施方式】
[0024]为了解决现有技术中长波器件的暗电流无法低成本快速准确测量的问题，本发明提供了一种长波HgCdTe光伏器件暗电流的测试方法，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0025]为了低成本快速准确的测量长波器件的暗电流，而且能够通过测试结果计算出重要参数，本发明以光伏探测器的中测杜瓦结构为基础，针对结构测量暗电流的不足加以改良，从而准确快速的测量暗电流，满足大批量快速测试的要求。
[0026]实施例一
[0027]图1是根据本发明实施例一的长波HgCdTe光伏器件暗电流的测试方法流程图，如图1所示，该方法包括:
[0028]步骤A，将样品安装在液氮杜瓦中，并按定义焊接好引线。具体地，步骤A包括:将样品黏贴在中测杜瓦的冷头上。
[0029]步骤B，在上述杜瓦中安装冷屏并加入温度传感器。
[0030]步骤C，对上述冷屏进行抽取真空操作。具体地，步骤C包括:对液氮杜瓦进行抽取真空操作，直到真空度达到ltorr时停止。
[0031]步骤D，用测试线连接上述杜瓦与半导体测试分析仪。
[0032]上述测试线一端为BNC射频连接器，一端为微型D型插头，中间设置为射频电缆，上述射频电缆从内到外分别是输出线、绝缘层、地线、绝缘层、屏蔽层、绝缘层、外壳，整体为一连续屏蔽体；其中，上述测试线的各个连接处为焊接。
[0033]步骤E，基于上述半导体测试分析仪对上述样品进行电压测试并保存数据。其中，该电压测试的范围为:-0.8v-0.lv，步长为0.5mv,电压测试后得到的是一组关于电压电流的数据。
[0034]步骤F，基于上述半导体测试分析仪对上述数据进行分析。具体包括:对数据进行平整度，数据筛选，差分，多项式拟合数据处理，得到暗电流的动态电阻随电压的变化曲线，最后求得反偏工作电阻Rr，零偏电阻R0。
[0035]通过本实施例，解决了现有技术中长波器件的暗电流无法低成本快速准确测量的问题，可以满足短时间内对批量长波器件的的暗电流无损侦测，以方便对器件的参数批量分析，数据统计，用来指导工艺改进。
[0036]下面对本实施例中的冷屏的结构进行介绍。冷屏是由c型环、内外冷屏、外层冷屏组成的双层冷屏结构；其中，内层冷屏表面镀金，直径为18_，厚度1_，外层冷屏的直径为30mm，厚度为0.6mm，内外冷屏全为封闭式，无开口，内外冷屏之间的距离为6mm，内层冷屏之间和冷头之间垫有c型环，上述c型环与内层冷屏之间填涂有导热脂。上述c型环可以是rc陶瓷环。
[0037]温度传感器安装位置为内层冷屏的外表面上，上述温度传感器已进行温度标定。上述温度传感器与内层冷屏之间填涂有导热脂。
[0038]基于上述的冷屏结构，下面对步骤B的实施过程进行介绍，上述步骤B包括:在样品周围垫上C型环，在上述C形环上黏贴上述内侧冷屏，并在上述C型环上均匀填涂导热脂；在内侧冷屏的外表面上加入温度传感器，然后安装外层冷屏，最后在外面扣上窗座。
[0039]基于上述的冷屏结构，下面对步骤D的实施过程进行介绍，上述步骤D包括:在杜瓦中灌入液氮，并对内层冷屏的温度进行实时监测；当传感器数值稳定在1.05(80k)时，用测试线连接上述杜瓦与半导体分析仪。
[0040]本发明针对光伏型HgCdTe长波器件，提出一种测试方法，基于现有的液氮杜瓦结构对其进行改进，用测试管芯样品作为实验材料，以达到无损准确测量暗电流的目的。
[0041]采用一般的结构用来测量暗电流有几个难点:
[0042]1.冷屏结构的绝热效果一般，背景温度过高会对探测器产生过多的辐射，导致探测器响应产生辐射电流，影响暗电流的真实值。
[0043]2.测试仪器和杜瓦之间的测试线连接抗电磁干扰能力较差，自然和人为都会对其造成影响，特别是在零偏暗电流较小时影响很大。
[0044]4.冷屏与冷头之间导热速率慢。
[0045]5.如采用探测器与电路互联，用积分时间求暗电流，还会由于探测器到电路的注入效率和电路的等效电容不准等原因，会造成暗电流测量不精确，而且单点测试结果对于求取动态电阻等重要参数也有很大的困难。
[0046]所以针对以上不足，本发明设计了如下一个新的测试方案。
[0047]实施例二
[0048]图2是根据本发明实施例二的暗电流测试结构示意图，如图2所示，本发明实施例首先以芯片的测试管芯为样品材料，这样可以针对pn结本身展开测量，本身是一种无损测量，而且避免引入电路等外来因素的干扰。
[0049]另外，为了降低背景的辐射噪声，把以前的单层封口冷屏改为由c型环(rc陶瓷环)，内层冷屏，外层冷屏组成的结构，c型环用来在冷头上支撑起内层冷屏，双层冷屏中间的真空可以更好的减少探测器背景和外界进行热交换，使得背景温度更低，另外内层冷屏镀金，可以使得冷屏发射的能量更低，都可以使得辐射电流更小，暗电流更加逼近真实值，另外为了使导热更快，减少测试时间，在c环和内层冷屏之间以及温度传感器上面都填涂导热脂，使得更快监测到冷屏降到理想温度。经测试这种结构相比于普通封口冷屏，降温速度快，背景稳定温度要降低5K左右，金表面相比普通黑体表面产生的辐射也更少:在零偏下，将暗电流的测试精度提高1到2个数量级(l0.-lO—HA)，基本和国外大型精密仪器的测量结果相同。
[0050]而连接测试杜瓦与IV测试仪的普通测试线改为射频电缆线，测试线微型D型插头，三层屏蔽电缆线，BNC射频连接器组成，如图3所示的测试屏蔽线示意图，测试电缆线外层为一个封闭的电磁屏蔽体，可以很好的隔绝外界照明，机器，人为等产生的电磁波干扰，经实际测量，启用芯的射频电缆后，外界电磁波对测试产生的电信号影响为10_13量级，相比普通测试线要提高1到2个数量级。
[0051]测试仪为安捷伦4156半导体参数分析仪，测量时以0.5mv为步长，从_0.8v到
0.lv为变化范围，测量样品暗电流随偏压的变化，得到一组电压电流的关系数据，如图4所示的实际测量暗电流曲线图，对其进行平整度差分多项式拟合等处理，得到暗电流动态电阻，电流，电压的关系，如图5所示的数据处理后的暗电流曲线图，以及图6所示的数据处理后的暗电流动态电阻曲线图，最后求得相关重要参数。
[0052]经比较，实验所得的暗电流曲线(如图4所示)和国外经过精密仪器测量的暗电流曲线基本吻合，暗电流零偏时的峰值精度也在同一个数量级，测试系统噪声对暗电流的影响也很小，可以认为测量曲线就是长波器件的真实暗电流。
[0053]基于上述思路，下面通过优选实施例对本发明的技术方案进一步说明。
[0054]实施例三
[0055]本实施例的长波HgCdTe光伏器件暗电流的测试方法是:首先将样品黏贴在中测杜瓦的冷头上，并按照定义焊接好，然后在样品周围垫上c型环，在c形环上黏贴内侧镀金冷屏，并在c型陶瓷环上均匀填涂导热脂，然后在内侧冷屏外表面上加入温度传感器，然后安装外层冷屏，最后在外面扣上窗座，然后进行抽真空，真空度达到ltorr停止，然后在测试杜瓦中灌入液氮，并对内层冷屏的温度进行实时监测，当传感器数值稳定在1.05(80k)左右时，连接杜瓦与半导体分析仪，进行样品的IV测试，测试结果如图4所示，最后对数据信号进行平滑度等处理以便对噪声进行进一步消除，结果如图5所示，在对暗电流进行差分以及多项式拟合，得到暗电流的动态电阻随电压的变化曲线，并求得实际的Rr =9.56511E9 Ω 和 R0 = 1.69227E6 Ω，曲线如图 6 所示。
[0056]本发明的技术方案是一种针对长波HgCdTe探测器暗电流检测的快速方法，该方法利用液氮杜瓦结构进行适当改进，结合其他手段，降低背景噪声以及外界电磁干扰，能够符合暗电流微小信号采集和利用数据能够求取暗电流动态电阻的测试要求，本发明特有点是:测量暗电流快速，准确，成本低，时间短，可以满足短时间内对批量长波器件的暗电流无损检测。
[0057]尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。
【权利要求】
1.一种长波HgCdTe光伏器件暗电流的测试方法，其特征在于，该方法包括: 步骤A，将样品安装在液氮杜瓦中，并按定义焊接好引线； 步骤B，在所述杜瓦中安装冷屏并加入温度传感器； 步骤C，对所述液氮杜瓦进行抽取真空操作； 步骤D，用测试线连接所述杜瓦与半导体测试分析仪； 步骤E，基于所述半导体测试分析仪对所述样品进行电压测试并保存数据； 步骤F，基于所述半导体测试分析仪对所述数据进行分析。
2.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于， 所述冷屏是由c型环、内外冷屏、外层冷屏组成的双层冷屏结构；其中，内层冷屏表面镀金，直径为18mm，厚度1mm，外层冷屏的直径为30mm，厚度为0.6mm，内外冷屏全为封闭式，无开口，内外冷屏之间的距离为6mm，内层冷屏之间和冷头之间垫有c型环，所述c型环与内层冷屏之间填涂有导热脂。
3.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述步骤A包括: 将样品黏贴在中测杜瓦的冷头上。
4.如权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述步骤B包括: 在样品周围垫上c型环，在所述c形环上黏贴所述内侧冷屏，并在所述c型环上均匀填涂导热脂； 在内侧冷屏的外表面上加入温度传感器，然后安装外层冷屏，最后在外面扣上窗座。
5.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述步骤C包括: 对所述液氮杜瓦进行抽取真空操作，直到真空度达到ltorr时停止。
6.如权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述步骤D包括: 在所述杜瓦中灌入液氮，并对内层冷屏的温度进行实时监测； 当传感器数值稳定在1.05 (80k)时，用测试线连接所述杜瓦与半导体分析仪。
7.如权利要求2所述的测试方法，其特征在于， 所述温度传感器安装位置为内层冷屏的外表面上，所述温度传感器已进行温度标定。所述温度传感器与内层冷屏之间填涂有导热脂。
8.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于， 所述测试线一端为BNC射频连接器，一端为微型D型插头，中间设置为射频电缆，所述射频电缆从内到外分别是输出线、绝缘层、地线、绝缘层、屏蔽层、绝缘层、外壳，整体为一连续屏蔽体；其中，所述测试线的各个连接处为焊接。
9.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于， 所述电压测试的范围为:-0.8v-0.lv，步长为0.5mv,电压测试后得到的是一组关于电压电流的数据。
10.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述步骤F，包括: 对数据进行平整度，数据筛选，差分，多项式拟合数据处理，得到暗电流的动态电阻随电压的变化曲线，最后求得反偏工作电阻Rr，零偏电阻R0。
【文档编号】G01R19/00GK104502671SQ201410851519
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】孙浩, 鲍哲博, 朱西安, 李家发, 刘伟, 东海杰, 宁提 申请人:中国电子科技集团公司第十一研究所