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Photodiode: ansteigender Dunkelstrom (Bauelemente)

verfasst von Andri(R), 08.11.2019, 11:40 Uhr

Einen schönen Gruß zusammen,

ich kämpfe gegen ein Phänomen, bei welchem ich Hilfe brauche.
Es handelt sich um ein Bauteilproblem; die Beschaltung kann meines Erachtens dafür nicht in Frage kommen und wurde auch schon durch Versuche ausgeschlossen.

Ich betreibe eine SI-Photodiode 660nm in Chipform (Bonddrähte sind vergossen, Rest ist offen):
Kathode auf +9V Vorspannung
Anode liefert Strom an einen TIA.

Nun kommt es bei einigen Fotodioden vor, dass der Dunkelstrom dauerhaft ansteigt.
Dunkelstrom lt. Datenblatt: 2 nA (bei 10V Vorspg.)
Dunkelstrom Fehlerhaft: >10 µA

Die Dioden werden abgedunkelt betrieben. Nur mit 9V Vorspannung und dem TIA.

Betroffene Photodioden zeigen dies dauerhaft.
Dies tritt anscheinend auf, wenn sie im Betrieb über längeren Zeitraum heiß werden (70°C) bzw. Temperaturzyklen durchmachen (25°, 70°, 25° etc.)

Es ist aufgefallen, dass die Dioden anscheinend mit Lageröl in Kontakt kommen. Durch intensives Reinigen konnte der Dunkelstrom etwa halbiert, jedoch nicht beseitigt werden.
Werden gute Photodioden versuchsweise mit Öl verunreinigt, tritt kein erhöhter Dunkelstrom auf! Auch nach längerem Einwirken nicht. Deswegen denke ich, dass die Verunreinigung unschön, jedoch nicht das Problem ist.

Folgende Kuriositäten treten noch auf:
- Der Dunkelstromanstieg baut sich über Wochen im Betrieb auf
- Dunkelstrom kann - nach Monaten in der "Schrottkiste" - wieder zurückgehen
- Dunkelstrom ist abhängig von Vorspannung: 0V: kein Dunkelstrom; bis 2V: Anstieg Dunkelstrom; >2V: kein Anstieg mehr
- Dioden mit Dunkelstrom zeigen nach dem Einschalten eine Art Ladeeffekt: 3 Minuten nach Einschalten ist etwa 50% des Dunkelstromes erreicht, danach steigt er linear an und hat den "Endwert" etwa nach 24 Stunden erreicht. Nach ausschalten baut sich der Dunkelstrom dann innerhalb Sekunden ab.
- Die Änderungen sind durch Temperaturanstieg nicht zu erklären: viel zu groß
- Verspannungen der Photodiode durch Montage konnte ausgeschlossen werden

Daten aus dem Datenblatt (Diodenchip wird für uns gefertigt):
operating temperature: -10°C - 50°C
storage temperature: -65°C - 125°C
reverse breakdown voltage: 50 V
conductiove current (Vf=1V): 10 mA
capacitance: 7 pF
Chiphöhe: 0,38 mm

Im Betrieb wird sie von einer LED angeleuchtet. Max. Strom ist dann etwa 27 µA. Evtl. unterliegt die Photodiode Mikrovibrationen.

Die Photodiode und das Projekt unterliegt leider der Geheimhaltung.
Bilder kann ich leider von hier aus nicht hochladen. Ich bemühe mich jedoch, Rückfragen so gut wie möglich zu beantworten (ist ja in meinem Interesse!).

Vielen Dank für das Lesen! Vielleicht hat jemand von Euch ja schon eine ähnliche Erfahrung mit einer Photodiode gemacht bzw. kennt Effekte, die das Verhalten erklären kann oder hat Einfälle für weitere Versuche.

Herzlichen Dank und liebe Grüße,
Joachim



Gesamter Thread:

Photodiode: ansteigender Dunkelstrom - Andri(R), 08.11.2019, 11:40
Photodiode: ansteigender Dunkelstrom - Hartwig(R), 08.11.2019, 12:16
Photodiode: ansteigender Dunkelstrom - Altgeselle(R), 08.11.2019, 12:34
Photodiode: ansteigender Dunkelstrom - Andri(R), 08.11.2019, 13:04
Photodiode: ansteigender Dunkelstrom - Andri(R), 08.11.2019, 12:55