Соединяя
науку и технологии
+7 (495) 204-13-17
8 (800) 301-13-17
office@sernia.ru

Тестирование светодиодов

предыдущий следующий
16 Февраля 2017
Тестирование светодиодов Тестирование светодиодов

Источники-измерители Keithley 2510 и 2510-AT с системой термоэлектрического охлаждения для тестирования светодиодов

Большинство полупроводниковых приемников и излучателей света выполнены на основе диодных структур. Поэтому они имеют типичные для диодов вольтамперные характеристики (ВАХ) в статическом режиме работы. Тестирование таких радиоэлементов проводится с применением тестирующей аппаратуры и по методике измерений, которые используются для диодов.

Важнейшими параметрами для фотодиодов, светодиодов и лазерных диодов являются падение напряжения на открытом диоде и обратный ток диода. Функциональная схема тестирования излучателей света на основе приборов фирмы Keithley показана на рис. 1.

схема тестирования светодиодов

Рис. 1. Пример построения системы тестирования светодиодов

Схема учитывает специфику предназначения излучателей света - собственно излучение света и необходимость контроля его мощности.

Тестирование мощных светодиодов и лазерных полупроводниковых излучателей требует применения средств термоэлектрического охлаждения (Thermo Electric Cooler - ТЕС), совмещенных с источниками электропитания излучателей. Для этого фирма Keithley выпускает две модели ТЕС измерителей/источников: 2510 и 2510-АТ (рис. 2).

            устройства для тестирования светодиодов

Рис.2 Системы термоэлектрического охлаждения Keithley 2510 и 2510-AT

Системы Keithley 2510 и 2510-AT разработаны в тесной кооперации с ведущими производителями лазерных диодных модулей для телекоммуникаций и предназначены для температурной стабилизации тестируемых изделий с использованием термодатчиков и элементов Пелтье. Построены на основе источников-измерителей.

Отличие приборов состоит в том, что у модели 2510-АТ есть возможность автозапуска. Оба биполярных прибора имеют мощность 50 Вт.

Спецификой измерений излучателей света является их разогрев под действием потребляемой мощности питания. Это ведет к возникновению значительных погрешностей при измерениях. Процесс установки температуры излучателя довольно инерционный. На рис. 3 показана реакция температуры системы с излучателем света на ступенчатое изменение тока (или мощности) излучателя. Температура меняется по почти экспоненциальному закону. Принято считать, что процесс нагрева завершается после того, как перепад температуры достигает 63% своего предельного значения.

Временная зависимость изменения температуры при скачке тока (мощности) излучателя света

Рис. 3. Временная зависимость изменения температуры при скачке тока (мощности) излучателя света

В приборах TEC Keithley 2510 предусмотрен контроль температуры с помощью встроенных терморегуляторов — обычного и с пропорционально интегрирующим-дифференцирующим терморегулятором (PID). Реальные апериодические переходные процессы изменения температуры занимают около 5 секунд (рис. 4а). Это довольно большое время, и оно существенно ограничивает скорость тестирования лазерных излучателей. Переходной процесс с PID-регулятором занимает в несколько раз меньшее время, но он имеет заметные колебания (рис. 4б).

Реальные переходные характеристики изменения температуры  Реальные переходные характеристики изменения температуры с PID-регулятором         

Рис. 4. Реальные переходные характеристики изменения температуры:

      а) без PID-регулятора         б) с PID-регулятором

Приборы TEC Keithley 2510 характеризуются широким температурным диапазоном –50…+255°С с разрешением установки температуры ±0,001°С и ее нестабильностью до ±0,005°С. Возможно применение различных температурных сенсоров (на основе термистора, термопары, интегрального датчика и т. д.). Приборы обеспечивают высокоточное измерение тока, напряжения, сопротивления и температуры. Возможно применение 4-проводной измерительной схемы Кельвина. Для связи с ПК есть интерфейсы IEEE-488 (GPIB) и RS-232.


Краткие характеристики:

•    выходная мощность до 50 Вт;

•    полностью цифровой PID-контроль температуры;

•    диапазон устанавливаемых температур от -50°С до +225°С;

•    точность поддержания температуры 0,005°С;

•    возможность использования термисторов, терморезисторов и интегральных датчиков температуры (IC-датчиков);

•    функции автоматической стабилизации температуры, тока, напряжения, сопротивления;

•    функция автоматического контроля обрыва цепи.

Особенности и преимущества измерительной системы Keithley 2510

Особенность

Преимущества

Активный контроль температуры

Предотвращение изменений температуры, которые могут привести к изменению доминирующей выходной длины волны лазерного диода и, соответственно, наложению сигналов и перекрестным помехам.

Контроллер термоэлектрического охлаждения (TEC) 50 Вт

Более высокая скорость тестирования и более широкий диапазон установок температуры по сравнению с другими решениями малой мощности.

Полностью цифровое регулирование пропорционально интегрирующим-дифференцирующим терморегулятором.

Обеспечение повышенной температурной стабильности и возможность удобной модернизации путем простого изменения микропрограммного обеспечения.

Автоматическая настройка контура регулирования температуры (только для модели 2510-AT)

Отсутствие необходимости проведения испытаний методом проб и ошибок для определения наилучшей комбинации коэффициентов ПИД-регулирования.

Широкий диапазон установок температуры (от –50 до +225 °C), высокое разрешение установки (±0,001 °C) и стабильность (±0,005 °C)

Соответствие большей части требований к промышленным испытаниям охлаждаемых оптических компонентов и подузлов.

Совместимость с различными входами датчиков температуры (термисторов, резистивных датчиков температуры и датчиков интегральных схем)

Использование с датчиками температуры, наиболее часто применяемыми для разнообразных модулей лазерных диодов.

Функция измерения сопротивления переменного тока

Проверка целостности устройства TEC.

Обнаружение 4-проводного открытого/разомкнутого вывода для элемента обратной тепловой связи

Устранение ошибок определения сопротивления выводов, что уменьшает вероятность ложных отказов или повреждения устройства.



Вывод

При измерениях излучателей света происходит их разогрев из-за действия потребляемой мощности питания и возникают погрешности измерений, которыми уже нельзя пренебречь. Поэтому тестирование мощных светодиодов и лазерных полупроводниковых излучателей требует применения средств термоэлектрического охлаждения, совмещенных с источниками электропитания излучателей. Источники-измерители Keithley 2510 и 2510-AT наилучшим образом подходят для таких измерений, так как предотвращают изменения температуры, которые могут привести к изменению доминирующей выходной длины волны лазерного диода и, соответственно, наложению сигналов и перекрестным помехам.

Если Вас заинтересовало данное оборудование, обращайтесь в нашу компанию. Компания "Серния" является официальным дистрибьютором компании Keithley. Наши специалисты расскажут подробно об оборудовании Keithley и сориентируют Вас по ценам на продукцию.