在很多利用光來控製一個過程的應用中
，維持恒定的光強度至關重要。有些係統采用簡單的LED或激光二極管作為光源
，但是隨著時間的推移
，即便最初校準得很好的光源也會變差。隨著LED的老化，其電流-發fa光guang轉zhuan換huan比bi率lv會hui降jiang低di，發fa光guang強qiang度du也ye會hui變bian弱ruo。要yao長chang期qi保bao持chi工gong廠chang設she定ding的de發fa光guang強qiang度du需xu要yao一yi個ge控kong製zhi電dian路lu來lai監jian控kong發fa光guang狀zhuang況kuang，並bing控kong製zhi供gong給gei光guang發fa射she器qi件jian的de電dian流liu以yi保bao持chi輸shu出chu恒heng定ding。這zhe種zhong配pei置zhi適shi合he以yi下xia應ying用yong：用於精確光強度測量的光強度測定應用
、針對伺服係統精確光定位的控製應用，以及光參考測試設備等。圖1所示為這種係統的組成示意圖。

 

 

矽光電二極管跟PN結二極管的結構類似，隻不過前者的P層有點薄。P層ceng厚hou度du可ke進jin行xing調tiao整zheng以yi使shi光guang的de波bo長chang能neng被bei檢jian測ce到dao。跟gen其qi它ta二er極ji管guan一yi樣yang
，光guang電dian二er極ji管guan也ye有you電dian容rong
，電dian容rong大da小xiao與yu加jia在zai其qi上shang的de反fan偏pian壓ya成cheng正zheng比bi
，典dian型xing值zhi範fan圍wei為wei2-20pF。

 

光電二極管有正極和負極，可工作於正向模式(電流從正極流向負極)或反向模式(電流從負極流向正極)。當光電二極管工作於反向模式(正極為負)時
，在某一給定頻率上其發光線性特別好，這在設計控製電路時尤其有用。

 

 

 

在圖2中，一個原型電路用於分析帶運算放大器的控製環。該電路驅動一個PNP晶體管
，晶體管再給LED提供電流來產生光源。LED所發出的部分光會照到光電二極管上，再轉換成很小的電流

，一般隻有10μA左右。在這種情況下，光電二極管工作於反向模式。因此，當沒有光照時
，光電二極管內除漏電流(也稱“暗電流”)外wai什shen麼me也ye沒mei有you
，而er放fang大da器qi處chu於yu過guo載zai狀zhuang態tai。這zhe時shi將jiang從cong基ji極ji吸xi收shou被bei連lian接jie於yu基ji極ji的de電dian阻zu限xian製zhi的de電dian流liu
，該gai電dian阻zu使shi晶jing體ti管guan最zui初chu處chu於yu飽bao和he狀zhuang態tai。一yi旦dan電dian流liu開kai始shi流liu經jing晶jing體ti管guan，LED或激光二極管就開始發光。光電二極管將部分光能轉換為電流，流過RG。隨著電流的增加
，RG兩端的電壓降也隨之升高。當該電壓接近VBIAS(圖2中接到地)時，控製環就封閉以保持正確的晶體管驅動電壓以及恒定的LED電流
，從而維持恒定的光強度(或光電二極管電流)。這就是基本的電路DC分析。

 

 

圖3給出了該電路的一個實例
，它采用國家半導體公司的LMV2011精密運算放大器。參考電壓由該公司的LM4041-1.2器件產生
，它提供固定的1.225V參考電壓，該器件的電流設定為約10mA，正處於其工作範圍的中間。

 

VBIAS由兩個精度為1%的電阻產生，電壓值設定為約1V。VREF和VBIAS之間的差值除以RG

，就可得出控製環封閉的光電二極管電流。要注意的是，VBIAS須小於VREF，否則電路不能工作。如果光電二極管電流為10mA
，那麼RG應該為0.2×10E-6或20.0k。

 

采用一個4.7k的電阻來限製PN200A PNP晶體管基極電流，該電阻將電流限定在1mA左右。該晶體管的(值約為100，因此它所提供的最大電流約為100mA，這已經超出小型SOT-23封裝的散熱範圍。為防止晶體管的過高熱量，將一個限流電阻與LEDhuojiguangerjiguanchuanlian
，shigaierjiguandadaozuidagongzuofuhe，congerxiandingjingtiguanjidianjidedianliu。ruguoxuyaogengdadedianliu
，zexuxuanyongjidianjidianliudadejingtiguan，erqieyaocaiyongSOT-223等較大的封裝。為了限定電路帶寬以維持穩定性，選用一個15pF的電容與光電二極管電容並聯(在1.2VBIAS時其電容大小也約為15pF)，從而將放大器的工作頻率限定在250kHz左右。


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