了解光電二極管操作的光伏和光電導模式
發布時間:2023-04-25 責任編輯:lina
【導讀】光電二極管的基本輸出是從陰極流過器件到陽極的電流,與照度大致成線性比例。(不過請記住,光電流的大小也受入射光波長的影響——在下一篇文章中將對此進行更多介紹。)光電流通過串聯電阻或電流轉換為電壓以進行進一步的信號處理- 電壓放大器。
光電流
光電二極管的基本輸出是從陰極流過器件到陽極的電流,與照度大致成線性比例。(不過請記住,光電流的大小也受入射光波長的影響——在下一篇文章中將對此進行更多介紹。)光電流通過串聯電阻或電流轉換為電壓以進行進一步的信號處理- 電壓放大器。
光電二極管的光電流關係的細節將根據二極管的偏置條件而變化。這是光伏模式和光電導模式之間區別的本質:在光伏實施中,光電二極管周圍的電路使陽極和陰極保持相同的電位;換句話說,二極管是零偏置的。在光電導實施中,光電二極管周圍的電路施加反向偏壓,這意味著陰極的電勢高於陽極。
暗電流
影ying響xiang光guang電dian二er極ji管guan係xi統tong的de主zhu要yao非fei理li想xiang情qing況kuang稱cheng為wei暗an電dian流liu,因yin為wei即ji使shi沒mei有you照zhao明ming,電dian流liu也ye會hui流liu過guo光guang電dian二er極ji管guan。流liu過guo二er極ji管guan的de總zong電dian流liu是shi暗an電dian流liu和he光guang電dian流liu的de總zong和he。如ru果guo這zhe些xie強qiang度du產chan生sheng的de光guang電dian流liu大da小xiao與yu暗an電dian流liu的de大da小xiao相xiang似si,則ze暗an電dian流liu將jiang限xian製zhi係xi統tong準zhun確que測ce量liang低di光guang強qiang度du的de能neng力li。
keyitongguocongerjiguandianliuzhongjianquyuqiandianliudejishulaijianqingandianliudeyouhaiyingxiang。raner,andianliubansuizheanzaosheng,jizuoweiandianliufududesuijibianhuaguanchadaodesanlizaoshengdeyizhongxingshi。xitongwufaceliangqixiangguanguangdianliuxiaodaozaianzaoshengzhongdiushideguangqiangdu。
光電二極管電路中的光伏模式
下圖是光伏實施的示例。
這種運算放大器電路稱為跨阻放大器 (TIA)。它專門用於將電流信號轉換為電壓信號,電流電壓比由反饋電阻RF的值決定。運算放大器的同相輸入端接地,如果我們應用虛擬短路假設,我們知道反相輸入端將始終處於大約 0 V。因此,光電二極管的陰極和陽極都保持在 0 V。
我不相信“光伏”是這種基於運算放大器的實現的完全準確的名稱。我不認為光電二極管的功能類似於通過光伏效應產生電壓的太陽能電池。但是“光伏”是公認的術語,不管我喜不喜歡。“零偏置模式”更好,我認為,因為我們可以在光伏或光電導模式下使用相同的 TIA 和光電二極管,因此沒有反向偏置電壓是顯著的區別因素。
何時使用光伏模式
光guang伏fu模mo式shi的de優you點dian是shi暗an電dian流liu的de減jian少shao。在zai普pu通tong二er極ji管guan中zhong,施shi加jia反fan向xiang偏pian置zhi電dian壓ya會hui增zeng加jia反fan向xiang電dian流liu,因yin為wei反fan向xiang偏pian置zhi會hui降jiang低di擴kuo散san電dian流liu但dan不bu會hui降jiang低di漂piao移yi電dian流liu,而er且qie還hai會hui因yin為wei泄xie漏lou。
tongyangdeshiqingfashengzaiguangdianerjiguanzhong,danfanxiangdianliuchengweiandianliu。genggaodefanxiangpianzhidianyahuidaozhigengduodeandianliu,yincitongguoshiyongyunsuanfangdaqijiangguangdianerjiguanbaochizaidayuelingpianzhi,womenshijishangxiaochuleandianliu。yinci,guangfumoshishiyongyuxuyaohuadizhaoduxingnengdeyingyong。
光電二極管電路中的光電導模式
要將上述檢測器電路切換到光電導模式,我們將光電二極管的陽極連接到負電壓電源而不是接地。陰極仍為 0 V,但陽極電壓低於 0 V;因此,光電二極管是反向偏置的。
何時使用光電導模式
向 pn 結(jie)施(shi)加(jia)反(fan)向(xiang)偏(pian)置(zhi)電(dian)壓(ya)會(hui)導(dao)致(zhi)耗(hao)盡(jin)區(qu)變(bian)寬(kuan)。這(zhe)在(zai)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)應(ying)用(yong)的(de)背(bei)景(jing)下(xia)有(you)兩(liang)個(ge)有(you)益(yi)的(de)影(ying)響(xiang)。首(shou)先(xian),如(ru)上(shang)一(yi)篇(pian)文(wen)章(zhang)所(suo)述(shu),較(jiao)寬(kuan)的(de)耗(hao)盡(jin)區(qu)會(hui)使(shi)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)更(geng)敏(min)感(gan)。因(yin)此(ci),當(dang)您(nin)想(xiang)要(yao)產(chan)生(sheng)與(yu)照(zhao)度(du)相(xiang)關(guan)的(de)更(geng)多(duo)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)時(shi),光(guang)電(dian)導(dao)模(mo)式(shi)是(shi)一(yi)個(ge)不(bu)錯(cuo)的(de)選(xuan)擇(ze)。
其次,較寬的耗盡區會降低光電二極管的結電容。在上麵所示的電路中,反饋電阻和結電容(以及其他電容源)的存在限製了係統的閉環帶寬。與基本的 RC 低di通tong濾lv波bo器qi一yi樣yang,減jian小xiao電dian容rong會hui增zeng加jia截jie止zhi頻pin率lv。因yin此ci,光guang電dian導dao模mo式shi允yun許xu更geng寬kuan的de帶dai寬kuan,並bing且qie當dang您nin需xu要yao化hua檢jian測ce器qi響xiang應ying照zhao度du快kuai速su變bian化hua的de能neng力li時shi更geng可ke取qu。
fanxiangpianyahaikuozhanleguangdianerjiguandexianxinggongzuofanwei。ruguonindanxinzaigaozhaoduxiabaochiceliang,ninkeyishiyongguangdiandaomoshi,ranhougenjunindexitongyaoqiuxuanzefanxiangpianzhidianya。danqingjizhu,gengduodefanxiangpianyayehuizengjiaandianliu。
Hamamatsu 是shi的de光guang電dian探tan測ce器qi製zhi造zao商shang。該gai圖tu摘zhai自zi他ta們men的de矽gui光guang電dian二er極ji管guan手shou冊ce,讓rang您nin了le解jie通tong過guo增zeng加jia反fan向xiang偏pian置zhi電dian壓ya可ke以yi將jiang光guang電dian二er極ji管guan的de線xian性xing響xiang應ying區qu域yu擴kuo展zhan多duo少shao。
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