瞬态光电流测试(Transient Photocurrent, TPC)系统

光电探测器量子效率(QE)与开关高速响应特性一体化测试平台

QE 定量
光功率与光电流同步采集,直接计算量子效率 QE(λ)
🔁
高速响应
最高 100kHz 方波调制,评估开关高速响应与频率特性
📊
LDR 评估
评估器件光电响应特性及线性动态范围(LDR)
🔬
深紫外光源
254nm LED + 透镜/光纤耦合,面向深紫外光电器件
瞬态光电流测试(TPC)系统

瞬态光电流测试(Transient Photocurrent, TPC)系统

Transient Photocurrent / QE 定量 / 开关高速响应 / 线性动态范围 LDR

本系统为光电探测器量子效率(QE)与开关高速响应特性一体化测试平台。 提供完整的瞬态光电流测试(Transient Photocurrent, TPC)测试服务与系统方案, 同步获得入射光功率与光生电流,直接计算 QE(λ),并评估器件光电响应特性及线性动态范围(LDR)。 采用 254nm LED、光纤耦合与内置标定光功率计,最高 100kHz 方波调制,配合示波器采集响应波形。

  • 光功率 Popt 与光电流 Iph 同步测量,直接计算 QE(λ)
  • 评估器件光电响应特性及线性动态范围(LDR)
  • 254nm 深紫外 LED,聚焦透镜 + 光纤耦合照射
  • 最高 100kHz 方波调制,开关高速响应分析
  • 输出 QE(λ)、Δt、τr、τf、LDR、调制深度
  • 显微观察 · 双探针接触,支持芯片级器件直接测试

实测平台

显微观察 · 双探针接触 · 光路耦合 · 信号同步采集,支持芯片级器件直接测试

系统组成与光路流程

TPC 系统组成框图
图 1 TPC 系统组成框图(虚线为光路,实线为电信号 / 数据路径)

主要技术参数

光源波长254nm 深紫外 LED
调制频率0~100kHz 连续可调,方波驱动
光耦合方式聚焦透镜 + 光纤传输
光功率监测内置标定光功率计,与光电流同步采集
被测对象MOS 管等光电导通型 / 光电探测器件
信号采集高速示波器,同步捕获驱动与响应波形
输出参数QE(λ)、Δt、τr、τf、LDR、调制深度

应用方向

TPC / 量子效率定量测试 线性动态范围(LDR) 深紫外光电探测器件 开关高速响应测试 器件研发验证与选型 生产端质量管控

测试流程与原理

测试流程

  1. 高速开关电路以最高 100kHz 对 254nm LED 进行方波调制;
  2. 出射光经透镜与光纤耦合,聚焦照射被测器件电极;
  3. 光功率计与光电流通道同步记录功率–电流对应关系;
  4. 示波器采集通断波形,提取 Δt、τr、τf 等响应参数;
  5. 依据 Popt 与 Iph 计算量子效率 QE(λ),并评估光电响应特性及 LDR。

时序测试原理

LED 以 100kHz、占空比 50% 方波驱动;器件响应相对驱动信号存在延迟,边沿呈有限上升 / 下降过程。 通过示波器同步采集,可提取响应延迟 Δt、上升时间 τr、下降时间 τf,评估开关高速响应与频率响应能力。

LED 驱动与器件响应波形
图 2 LED 驱动波形与器件响应波形对比(100kHz 调制)

量子效率与 LDR 评估

光功率–光电流同步测量 → 计算 QE(λ) / 评估 LDR

内置标定光功率计与光电流通道同步工作,获得入射光功率 Popt 与光生电流 Iph,按下式计算:

QE(λ) = ( Iph / e ) ÷ ( Popt / hν )

同一光路平台可同时完成 QE 定量测试、开关高速响应分析,以及线性动态范围(LDR)评估。

核心能力

TPC / 量子效率定量 — 同步获得入射光功率与光生电流,直接计算 QE(λ),适用于光电探测器研发验证与选型评估。
开关高速响应 — 同步提取响应延迟、上升 / 下降时间与调制深度,评估频率响应能力。
线性动态范围(LDR) — 评估器件光电响应特性及线性动态范围,支撑器件性能完整表征。
芯片级直接测试 — 显微观察与双探针接触,支持 MOS 管等光电导通型 / 光电探测器件。

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