一种红外探测器芯片象元间电串音测试系统

摘要

本发明公开了一种红外探测器芯片象元间电串音测试系统，它包括电压信号源、全封闭金属屏蔽箱、电压信号转电流信号电路、真空杜瓦、冷屏、电流放大器、锁相放大器。本发明的主要优点有以下几个方面：（1）偏置电流与微电流注入信号在工作范围内可独立调节；（2）注入的微电流信号在工作范围内信号稳定且不随负载的变化而失真；（3）能够提供特定频率的调制信号，从而排除外界电磁干扰和其他可能存在的影响测试结果的噪声；（4）提供的微电流注入信号量级可以调节到红外象元测试所需的nA量级；（5）注入的微电流信号可精确计算，可以提高所测电串音的准确性。

权利要求

1.一种红外探测器芯片象元间电串音测试系统，它包括电压信号源、全封闭金属屏蔽箱、电压信号转电流信号电路、真空杜瓦、冷屏、电流放大器、锁相放大器，其特征在于：所述的电压信号源同时提供交流电压信号与直流调制信号，并且交流电压信号与直流电压信号可分别独立调节；

所述的电压信号转电流信号电路包含一个LTC1151CN8高性能集成运算放大器，4个高精度偏置电阻，一个高精度输出电阻；连接关系为，集成运算放大器8管脚接+15v电压，4管脚接-15v电压，6管脚与7管脚相连，1管脚与2管脚之间连接偏置电阻r2，1管脚与5管脚间连接输出电阻R，3管脚与6管脚之间连接偏置电阻r4，2管脚与地线间连接偏置电阻r1，输入电压信号与3管脚间连接偏置电阻r3，5管脚输出电流信号；

系统中：电压信号源通过屏蔽线连接到电压信号转电流信号电路的输入端，电压信号转电流信号电路的输出端再经过屏蔽线与真空杜瓦的测试端连接，将测试芯片装在真空杜瓦的冷头上，冷头用冷屏罩住，屏蔽芯片周围的红外辐射；同时电压信号转电流信号电路与真空杜瓦同时装在全封闭的金属屏蔽盒中；用屏蔽线将真空杜瓦的测试端与电流放大器的输入端连接，再将电流放大器的输出端与锁相放大器输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种红外探测器芯片象元间电串音测试系统，其特征在于：

电压信号转电流信号电路中所述的4个高精度偏置电阻的阻值为5KΩ，阻值误差为0.1%。

3.根据权利要求1所述的一种红外探测器芯片象元间电串音测试系统，其特征在于：

电压信号转电流信号电路中所述的高精度输出电阻的阻值为1GΩ，阻值误差为1%。

说明书

一种红外探测器芯片象元间电串音测试系统

技术领域：

[0001] 本发明涉及红外探测器芯片的测试技术领域，具体是指一种红外探测器芯片象元间电串音测试系统。背景技术：

[0002] 对于红外探测器性能优劣的评价，有很多种方式。在众多评价参数中，串音（crosstalk）是不可忽略的一个。串音的概念为：红外光入射在某一光敏元上，在周围其它某些光敏元上产生的一定分量的信号输出。串音的量化定义为：相邻光敏元的响应信号与受红外光直接照射的光敏元的响应信号之比（通常以百分比表示）。串音可以分为光串音与电串音，电串音与光串音的产生机制不同，但是通常电串音在红外焦平面器件中占主导地位，所以测量所得的串音值主要是电串音值。由于入射光斑直径尺寸的限制（最小2微米），采用光注入法测试串音很难实现精确测量。相反，微电流注入法比较容易准确地测量并计算串音，所以本发明是一种微电流注入测试红外探测器芯片象元间电串音的系统。

[0003] 微电流注入可以通过两种方式实现：一种是光敏元直接与高阻抗的大电阻串联，并施加正弦电压小信号脉冲，但是由于红外探测器象元pn结的电阻随偏压的变化而变化，导致注入电流信号偏离正弦信号而失真，通过锁相放大器进行测量会引起很大的误差。另一种就是注入稳定的不随负载变化的微电流信号进行测试，目前尚无相关报道实现此方法。发明内容：

[0004] 本发明解决了现有串联大电阻测试像元间电串音注入电流随负载变化而失真引起测试误差的问题，为红外探测器芯片电串音的测试提供一种可调节的高精度的测试系统。

[0005] 本发明采用如下的技术方案：

[0006] 一种红外探测器芯片象元间电串音的微电流注入测试系统，包括电压信号源、全封闭金属屏蔽箱、电压信号转电流信号电路、真空杜瓦、冷屏、电流放大器、锁相放大器。利用电压信号源通过屏蔽线连接到电压信号转电流信号电路的输入端，电压信号转电流信号电路的输出端再经过屏蔽线与真空杜瓦的测试端连接，将测试芯片装在真空杜瓦的冷头上，冷头用冷屏罩住，屏蔽芯片周围的红外辐射。电压信号转电流信号电路与真空杜瓦同时装在全封闭的金属屏蔽盒中。然后用屏蔽线将真空杜瓦的测试端与电流放大器的输入端连接，再将电流放大器的输出端与锁相放大器输入端连接。

[0007] 此系统中各部分的主要特征如下：

[0008] 1、电压信号源可以同时提供交流电压信号与直流偏置信号，并且交流电压信号与直流电压信号可分别独立调节。

[0009] 2、电压信号转电流信号电路，其特征在于包含一个高性能集成运算放大器，4个高精度偏置电阻，一个高精度输出电阻。连接关系为，集成运算放大器8管脚接+15v电压，4管脚接-15v电压，6管脚与7管脚相连，1管脚与2管脚之间连接偏置电阻(r2)，1管脚与5管脚间连接输出电阻(R)，3管脚与6管脚之间连接偏置电阻(r4)，2管脚与地线间连接偏置电阻(r1)，输入电压信号与3管脚间连接偏置电阻(r3)，5管脚输出电流信号。

[0010] 3、真空杜瓦，其特征在于能够提供红外探测器芯片的低温工作环境。

[0011] 4、冷屏，其特征在于可以屏蔽芯片周围的大部分红外辐射。

[0012] 5、全封闭金属屏蔽箱，其特征在于可以屏蔽测试环境周围大部分的电磁干扰。

[0013] 6、电流放大器，其特征在于可以将特定频率的微电流信号放大。

[0014] 7、锁相放大器，其特征在于具有带通滤波功能，能够将特定频率的信号放大并且显示测试结果。

[0015] 本发明具有以下优点：

[0016] 1、偏置电流与微电流注入信号在工作范围内可独立调节；

[0017] 2、注入的微电流信号在工作范围内信号稳定且不随负载的变化而失真；

[0018] 3、能够提供特定频率的调制信号，从而排除外界电磁干扰和其他可能存在的影响测试结果的干扰；

[0019] 4、提供的微电流注入信号量级可以调节到红外象元测试所需的nA量级；

[0020] 5、注入的微电流信号可精确计算，可以提高所测电串音的准确性。附图说明：

[0021] 附图1本发明的微电流注入测试红外探测器芯片象元间电串音系统的结构框图。

[0022] 附图2本发明中电压信号转电流信号电路的电路图。具体实施方式：

[0023] 下面结合实施例及附图做进一步说明。

[0024] 参见附图1，本红外探测器芯片电串音测试系统包括一台电压信号源、一个全封闭的金属屏蔽箱、一块电压信号转电流信号电路（如附图2所示，电压信号转电流信号电路包含一个高性能集成运算放大器、4个高精度的偏置电阻、一个高精度的输出电阻，采用±15伏双电源供电，能够提供相对较大的微电流输出范围）、一个真空杜瓦、一个冷屏、一台电流放大器和一台锁相放大器。将电压信号源通过屏蔽线连接到电压信号转电流信号电路的输入端，再将电压信号转电流信号电路的输出端经过屏蔽线与真空杜瓦的测试输入端连接，将待测芯片装在真空杜瓦的冷头上，冷头用冷屏罩住，冷屏可以屏蔽芯片周围的大部分红外辐射。同时电压信号转电流信号电路与真空杜瓦作为一个整体，装在全封闭的金属屏蔽盒中。然后用屏蔽线将真空杜瓦的测试输出端与电流放大器的输入端连接，再将电流放大器的输出端与锁相放大器输入端用屏蔽线连接。

[0025] 具体测试说明：

[0026] 首先，测试时利用电压信号源提供所需的交流电压信号与直流偏置信号，并且交流电压信号与直流电压信号可分别独立调节，频率可以根据测量需要灵活选择。

[0027] 其次，通过电压信号转电流信号电路将电压信号转换成为测试所需的带有调制的微小电流信号。附图2中的集成运算放大器是高精度、低温漂、低失调的LTC1151CN8集成8
电路运放。参考pn结的动态电阻值，选择合适的输出电阻。对于动态电阻最大值在10Ω量级的中波红外探测器芯片选择输出电阻阻值为1GΩ，误差为1%。为了使输出的电流范围达到测试所需的量级，其他4个高精度偏置电阻阻值选择为5KΩ，误差为0.1%。当电压信号源选择平均值为1V时便可得到平均值为1nA量级的注入微电流信号。

[0028] 第三，利用真空杜瓦提供红外探测器芯片工作所需的77K低温环境。再用冷屏屏蔽芯片周围大部分的红外辐射。电路与杜瓦作为一个整体，外层用全封闭金属屏蔽箱屏蔽掉测试环境周围大部分的电磁干扰。

[0029] 第四，输出的测试信号经过电流放大器放大，再经过锁相放大器进一步放大后滤波显示。