[发明专利]硅锗硅多量子阱红外敏感材料电学参数测试装置及方法

权利要求书

1.一种硅锗硅多量子阱红外敏感材料电学参数测试装置，其特征在于，包括恒温箱、测量电路、温度传感器、信号调理电路、A/D转换电路、控制模块、基准电源、偏置电压模块、数据传输模块、上位机；

所述测量电路、温度传感器均设置在恒温箱内；所述温度传感器与控制模块相连，用以检测恒温箱的温度；

所述测量电路包括第一运算放大器，第二运算放大器、限流电阻，四线测量端，标准电阻，电容，多路开关；所述多路开关包括第一开关，第二开关，第三开关，第四开关；所述第一运算放大器输入端正端与偏置电压模块连接输出端与输入端负端相连构成电压跟随器；所述第一运算放大器的输出端和负输入端相连接后接到限流电阻；所述限流电阻的另一端接到四线测量端的第一高端，四线测量端的第二高端与第一开关相连，第二低端、第一低端分别与第二开关、第三开关相连；第二运算放大器输入端正端与基准电压模块连接；所述第二运算放大器负输入端和输出端之间并联连接标准电阻和电容，标准电阻和电容的一端均与第一低端相连，标准电阻和电容另一端均与多路开关的第四开关端相连；所述多路开关的四个开关并联后的输出端与后续信号调理电路相连接；

所述偏置电压模块用以为第一运算放大器提供偏置电压；

所述基准电源用以为第二运算放大器，A/D转换模块提供参考电压；

所述信号调理模块用以将测试电路输出的电压信号放大、滤波；

所述A/D转换电路用以将信号调理模块处理后的模拟电压信号转换成数字信号；

所述控制模块用以对偏置电压模块、A/D转换模块进行初始化、接收温度传感器信号、检测温度是否稳定、控制测量电路中的多路开关进行相应的测试；将检测的结果数据通过数据传输模块发送给上位机。

2.如权利要求书1所述的硅锗硅多量子阱红外敏感材料电学参数测试装置，其特征在于，所述控制模块包括初始化模块、温度判定模块、测试控制模块、电路参数设置模块、自检模块；

所述初始化模块用以对偏置电压模块、A/D转换电路进行初始化；

所述温度判定模块用以接收温度传感器信号检测温度是否稳定；

所述温度判定模块用以接收温度传感器信号检测温度是否稳定；

所述电路参数设置模块用以设置偏置电压模块提供给第一运算放大器的偏置电压；

所述自检模块用以保证数据的可靠性并对前端模拟电路的各偏移误差进行计算和补偿。

3.如权利要求书1所述的硅锗硅多量子阱红外敏感材料电学参数测试装置，所述上位机主要进行以下计算：

首选计算被测多层材料两端、标准电阻两端的电压：

被测多层材料两端的正向电压：U_X+＝V_X1-V_X2＝I_X×R_X (1)

被测多层材料两端的反向电压：U_X-＝V_X2-V_X1＝-I_X×R_X (2)

标准电阻两端的正向电压：U_S+＝V_S1-V_S2＝I_X×R_X (3)

标准电阻两端的反向电压：U_S-＝V_S2-V_S1＝-I_X×R_X (4)

其中，V_x1、V_x2、V_s1、V_s2分别为第一开关、第二开关、第三开关、第四开关闭合后信号调理电路接收到的电压；流过待测材料的电流I_x＝(V_b-V_ref)/(R₀+R_x)；V_b为偏置电压；V_ref为参考电压；R_x为待测样品电阻阻值；

计算得到待测材料TCR参数或I-V曲线。