模擬設計者必須了解的光電二極管問題
發布時間:2019-09-18 責任編輯:wenwei
【導讀】看到技術論壇上出現不少關於光電二極管和相關電路的問題,針對這方麵內容,我想跟更多同行做個分享。這些知識是所有模擬設計者所必須了解的。
一個典型的光電二極管模型包含以下關鍵元素,一個二極管並聯一個電流源,並且電流源與光強成正比。寄生元件CD和 RD會影響器件性能。

光伏模式-光電流在如圖2suoshidehuanluzhongliudong,bingqiegeierjiguantigongzhengxiangpianzhi。youyuerjiguandedianyadianliujianchengduishuguanxi,yincikongzaideshuchudianyayuguangdianliujianjinsichengduishuguanxi,bingqietongguoRD 上的一個小電流得到修正。所以輸出電壓與光強之間是高度非線性的關係。某些應用將很受益於對數關係,因為在很大的範圍內,光強的改變(眼睛是完美的對數型)會使電壓發生類似的改變。由於二極管電壓電流特性與溫度相關,電壓與光強之間的絕對關係很差。

在光伏模式下,二極管電容限製了頻率響應。光強的快速改變會對CD進行充放電。這並不是用於快速響應的模式。
輸出端可以引入緩衝,或者輸出端也可以進行同相放大。為了實現低的輸入偏置電流,可以使用CMOS或者JFET的運算放大器。從而在低的光強的情況下,運放不至於成為光電二極管的負載。
在光伏模式下的輸出功率,當輸出端引入負載時電壓會有明顯的下降。為了輸出最高的功率,所采用的負載值由光強決定。
光敏模式-二極管電壓為常量,如圖3所示,通常為0V。通(tong)常(chang)會(hui)使(shi)用(yong)跨(kua)阻(zu)放(fang)大(da)器(qi)來(lai)將(jiang)光(guang)電(dian)流(liu)轉(zhuan)換(huan)為(wei)電(dian)壓(ya)。可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)對(dui)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)加(jia)反(fan)向(xiang)偏(pian)置(zhi)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)降(jiang)低(di)它(ta)的(de)電(dian)容(rong),但(dan)這(zhe)會(hui)造(zao)成(cheng)暗(an)電(dian)流(liu)的(de)泄(xie)露(lu)。當(dang)二(er)極(ji)管(guan)兩(liang)端(duan)沒(mei)有(you)正(zheng)向(xiang)電(dian)壓(ya)的(de)時(shi)候(hou),響(xiang)應(ying)與(yu)光(guang)強(qiang)之(zhi)間(jian)是(shi)成(cheng)線(xian)性(xing)關(guan)係(xi)的(de)。此(ci)外(wai),二(er)極(ji)管(guan)電(dian)容(rong)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)不(bu)會(hui)隨(sui)著(zhe)光(guang)強(qiang)的(de)改(gai)變(bian)而(er)改(gai)變(bian),因(yin)此(ci)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)大(da)大(da)改(gai)善(shan)了(le)。由(you)於(yu)電(dian)容(rong)在(zai)負(fu)反(fan)饋(kui)的(de)回(hui)路(lu)中(zhong)形(xing)成(cheng)了(le)一(yi)個(ge)極(ji)點(dian),因(yin)此(ci)很(hen)有(you)必(bi)要(yao)降(jiang)低(di)電(dian)容(rong)的(de)值(zhi)。為(wei)了(le)實(shi)現(xian)穩(wen)定(ding)性(xing)的(de),通(tong)常(chang)引(yin)入(ru)一(yi)個(ge)反(fan)饋(kui)電(dian)容(rong)CF。

僅僅通過加載一個大約50歐姆左右的阻值的光電二極管,你就可以從光敏模式中得到很多益處。如果二極管電壓沒超過20 mV,就沒必要對二極管進行正向偏置,同時響應也是是合理的並且快速的。然而靈敏度會很低。
雪崩式光電二極管是特殊的模式,需要對其提供接近於擊穿電壓的反向偏置電壓。這就使得在低光強的情況下,輸出電流可以被放大。
選(xuan)擇(ze)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)的(de)時(shi)候(hou)會(hui)存(cun)在(zai)很(hen)多(duo)權(quan)衡(heng),包(bao)括(kuo)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)的(de)尺(chi)寸(cun),電(dian)容(rong),噪(zao)聲(sheng),暗(an)電(dian)流(liu)以(yi)及(ji)封(feng)裝(zhuang)類(lei)型(xing)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo),最(zui)好(hao)是(shi)選(xuan)用(yong)較(jiao)小(xiao)的(de)同(tong)時(shi)帶(dai)有(you)反(fan)射(she)器(qi)或(huo)者(zhe)透(tou)鏡(jing)可(ke)以(yi)聚(ju)集(ji)光(guang)源(yuan)的(de)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)。德(de)州(zhou)儀(yi)器(qi)沒(mei)有(you)生(sheng)產(chan)單(dan)獨(du)的(de)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan),然(ran)而(er)對(dui)於(yu)很(hen)多(duo)基(ji)本(ben)的(de)應(ying)用(yong),將(jiang)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)和(he)跨(kua)阻(zu)放(fang)大(da)器(qi)集(ji)成(cheng)在(zai)一(yi)塊(kuai)芯(xin)片(pian)上(shang)的(de)OPT101會提供一個完整的解決方案。
我wo知zhi道dao許xu多duo工gong程cheng師shi專zhuan職zhi設she計ji光guang電dian二er極ji管guan電dian路lu,對dui於yu高gao性xing能neng的de應ying用yong,還hai有you很hen多duo需xu要yao學xue習xi的de東dong西xi。我wo在zai這zhe方fang麵mian並bing不bu是shi一yi個ge權quan威wei,但dan我wo願yuan把ba我wo的de所suo知zhi拿na來lai與yu大da家jia分fen享xiang。事shi實shi上shang,對dui於yu我wo的de大da部bu分fen話hua題ti,我wo都dou不bu是shi權quan威wei。這zhe也ye就jiu是shi我wo不bu寫xie書shu,而er僅jin僅jin寫xie博bo客ke的de原yuan因yin。感gan謝xie閱yue讀du。我wo們men很hen樂le意yi知zhi道dao你ni是shi否fou為wei了le一yi個ge不bu平ping常chang的de目mu的de使shi用yong了le光guang電dian二er極ji管guan?另外,歡迎專家給出一些評論或建議。
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