专栏中心

EEPW首页 > 专栏 > 浅说光电二极管;-

浅说光电二极管;-

发布人:bonniebakerti 时间:2013-08-26 来源:工程师 发布文章

作者:Bruce Trump ,德州仪器 (TI)  2012年8月6日

在我们的技术支持论坛上有许多关于光电二极管及相关电路的问题,提出这类问题的人数众多,让我感到吃惊。下面是一个10分钟快速入门教程——一名模拟设计人员应该了解的内容。

一个简单的光电二极管模型说明了各个关键组件—一个同电流源并联的二极管,该电流源与 辐照度(光强度)成比例关系。寄生组件CD和RD会对性能产生影响。

光电二极管模式—光电流在图2所示环路中流动,从而正向偏置二极管。根据二极管对数正向V-I特性,卸载输出电压与光电流差不多成对数关系(极低电流下由RD改动)。因此,输出电压随辐照度而呈现高非线性变化。这种特点有益于一些应用,因为在整个宽范围内光线“亮度”的明显变化(眼睛就是完美的对数)产生类似的电压变化。由于二极管V-I特性的温度依赖性,电压与辐照度的绝对关系关不理想。

二极管电容限制了光伏模式的频率响应。辐照度的迅速变化必会对CD充电和放电。这不是快速响应所使用的模式。

利用一个简单的非逆运算放大器电路,我们可以缓冲或者放大输出。使用低输入偏置电流的CMOS或者JFET运算放大器,这样您就可以不在低辐照度水平下给光电二极管施加负载。

为了在光伏模式下发电,我们需要加载输出,然后大幅降压。最高功率输出的负载情况取决于辐照度。

光电导模式—二极管电压保持恒定不变(常常为0V,如图3所示)。跨阻抗放大器(TIA)常用于将光电流转换为电压。可以在光电二极管上使用反向偏置来降低其电容,但这会构成“暗电流”漏电流。由于在二极管上没有形成正向电压,因此响应随辐照度的变化非常线性。另外,二极管电容的电压不随辐照度的变化而变化,因此频率响应得到极大改善。低电容仍然很重要,因为它在反馈通路中形成一个极。它一般会要求使用一个反馈电容器CF,以获得稳定性。

 

只需通过一个低值(约50欧姆)电阻器增加光电二极管负载,您可以得到光电导模式的诸多好处。如果二极管电压不超出20mV,则您无需极大地对二极管正向偏置,并且响应也相当地线性和迅速。但是,敏感度非常低。

雪崩光电二极管为一些特殊二极管,其作用是工作在高反向偏置电压下(接近二极管击穿电压)。这样可放大低辐照度下的输出电流。

选择一个光电二极管有许多复杂的权衡过程,包括光电二极管大小尺寸、电容、噪声、暗电流泄露和封装类型。总之,最好使用一个小型光电二极管,并通过反射镜或者透镜集中有限光源。TI不单独生产光电二极管,但是就许多基础应用而言OPT101提供一整套解决方案,把光电二极管和TIA集成到同一块IC上。

抱歉,太过罗嗦了。工程师们始终致力于光电二极管电路的设计,要实现高性能应用还需要做更深入的研究。我已经把我所知道的大部分都告诉您了,但我并非是这方面的专家。实际上,在我讨论的所有话题中,可能大多数都是您已经知道的。这也就是我写博文而不是出书的原因。

 

感谢阅读。您对光电二极管的使用有什么特殊之处呢?告诉我们吧。欢迎各位专家提出意见和建议。

专栏文章内容及配图由作者撰写发布,仅供工程师学习之用,如有侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 联系我们

关键词:

相关推荐

2024年中国智能手机市场出货量触底反弹,vivo拔得头筹

英飞凌携手Flex展示用于软件定义汽车的区域控制器设计平台

“球球来也”的跑马灯视频

视频 2012-04-12

李龙文讲电源:白金电源绿色电源设计

视频 2012-04-10

程控单结晶体管

Cipia将高级驾驶辅助功能集成至Cipia-FS10以提升车队安全性

晶圆级芯片迎来重磅玩家,未来可期

EDA/PCB 2025-01-20

招聘

gg-yy 2005-04-12

汽车强国,以“芯”制胜:汽车及本土汽车芯片的现状与走势

面向工业应用、基于ARM Cortex-M4的32位单片机家族XMC4000

视频 2012-04-09

【供应商亮点】AiDEN与HERE Technologies携手合作,提供具有更高隐私标准的车内服务

场效应晶体管的分类及使用

“球球来也”的焊STM视频

视频 2012-04-12

大嘴业话:直面国内测试仪器的差距

串行通信(UART)教程

触摸式开关

触摸屏原理及应用

资源下载 2007-02-16

GPU芯片,巨变前夜

智能计算 2025-01-20

贸泽与TE Connectivity 和Microchip Technology联手推出聚焦汽车Zonal架构的全新电子书

Microchip推出全新Switchtec™ PCIe 4.0 16通道交换机系列产品,为汽车和嵌入式计算应用提供多功能性

PCI Express Gen5:自动化多通道测试

更多 培训课堂
更多 焦点
更多 视频

技术专区