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本文在详细分析光电耦合器电学特性和低频噪声的基础上,进行了噪声用于光电耦合器可靠性表征方法的研究。取得了以下研究结果:
1、设计并制作了一套适用于现有常见军用光电耦合器噪声测试偏置盒,与虚拟仪器的半导体器件低频噪声测试系统连接,构成半导体光电耦合器的低频噪声测试系统。实验验证表明若以通用仪器组建的测试系统为基准,本文测试系统的相对误差小于5%。
2、本文在深入研究发光二极管工作原理及1/f噪声载流子数涨落理论和迁移率涨落理论的基础上,建立了发光二极管的电性能模型及1/f噪声模型。通过对模型研究发现N<,t<,LID>>(界面态陷阱密度)和扩散电流比率是影响发光二极管性能的重要因素,并与器件可靠性有密切关系。而低频1/f噪声可表征N<,t<,LID>>和扩散电流比率。在输入电流宽范围变化的条件下测量了器件的电学噪声,实验结果与理论模型符合良好。本文还证明了发光二极管噪声幅值越大,电流指数越接近于2,器件可靠性越差,失效率则显著增大。
3、在发光二极管模型的基础上,研究光电耦合器可靠性噪声表征。通过所建立光电耦合器电学模型和噪声模型,发现表征光电耦合器可靠性的重要表征参量CTR与低频1/f噪声之间定性的关系。β<,I<,e>>(f)接近1表明器件中的噪声主要为扩散1/f噪声,N<,t<,LID>>和晶体管中的N<,t<,1>>、N<,t<,2>>应较小;反之β<,I<,e>>(f)接近2,则以复合1/f噪声为主,N<,t<,LID>>和晶体管中的N<,t<,1>>、N<,t<,2>>应较多或增多。以上结果表明噪声可以较电学参数更准确地反映器件可靠性,噪声幅值越大偏离标准值越多,β<,I<,e>>(f)越接近于2,则器件的可靠性也就越差。