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.

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).

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.

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).

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

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 Инжиниринг" является официальным дистрибьютором компании Keithley. Наши специалисты расскажут подробно об оборудовании Keithley и сориентируют Вас по ценам на продукцию.