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ResearchandDesign研究与设计

一种光电探测器模块失效的故障分析

钟玉杰，向柄臣，林珑君，伍明娟，鲁卿，郭培，曹飞

(重庆光电技术研究所，重庆400060)

摘要：阐述PIN光电探测器模块在温度循环试验后响应度降低问题。通过建立故障树分析其失效的原因，

发现由于耦合用光纤夹具出现倾斜，使得耦合过程中焊料分布不均匀，在温度循环试验热胀冷缩过程

中，产生的不对称挤压应力使光纤金属化导管（光纤）发生位移和偏转，致使光斑的一部分偏移出光敏

面区域，光能量不能完全被吸收转换，导致PIN模块响应度降低。

关键词：光电探测器，PIN模块，响应度，故障树，失效机理。

中图分类号：TN36文章编号：1674-2583(2023)06-0041-03

DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2023.06.016

文献引用格式：钟玉杰，向柄臣，林珑君，伍明娟，鲁卿，郭培，曹飞.一种光电探测器模块失效的故障

分析[J].集成电路应用,2023,40(06):41-43.

AnalysisofaPhotodetectorModuleFailure

ZHONGYujie,XIANGBingchen,LINLongjun,WUMingjuan,LUQing,GUOPei,

CAOFei

(ChongqingOptoelectronicsResearchInstitute,Chongqing,400060,China.)

Abstract—ThispaperdescribestheproblemsofdecreasingresponsivenessofthePIN

photodetectormoduleafterthetemperaturecycletest.Failurereasonsareanalyzedindetailby

establishingthefaulttree.First,wefoundthattheopticalfiberfixtureusedforcouplingwastilted,which

causednon-uniformitydistributionofsolderduringcoupling.Second,inthetemperaturecycletest,

theasymmetricextrusionstressgeneratedintheprocessofheat-expansionandcold-contraction

cancausethefibermetallizedconduit(fiber)toshiftandrotate.Then,apartofthelightspotisshifted

outsidethephotosensitivesurfacearea,andthelightenergycannotbefullyabsorbedandconverted,

whicheventuallyleadtotheresponsivenessdecrease.

IndexTerms—photodetector,PINmodule,responsivity,faulttree,failuremechanism.

0引言三层结构[4]。入射光进入探测器光敏面，光子能量

光电探测器是一种基于光电效应原理工作能被半导体材料吸收，致使价带电子的能量超过禁带

够将光信号转换为电信号的传感器。随着各领域宽度变成导带电子，在材料内部形成电子空穴对，

应用需求的增加，光电探测器发展出了多元化结在电场的作用下形成光电流。

构，如MSM结构、APD结构和PIN结构等，有硅、光纤型PIN光电探测器模块（PIN模块）是光纤

锗、石墨烯等多种基底材料[1,2]。其中，硅基PIN陀螺的重要组件，其作用就是