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标题: 光电二极管来检测弱光信号的问题 [打印本页]

作者: wuchao3468    时间: 2004-12-27 17:51
标题: 光电二极管来检测弱光信号的问题

用光电二极管来检测弱光信号,不用放大(后级电路精度够高),有什么好的屏蔽措施呢?

在测100hz日光灯时 ,我加了一些滤波电路,去掉了一些噪声,但是波形中老是有50hz的干扰波,这应该是电源干扰吧?

请问我还应该作些什么呢?

另外我要实现测量,确定零点,是不是把二级光用黑布遮住就算是无光照呢?

问题比较弱,还望高手指点一下?


作者: pingyuan    时间: 2004-12-28 03:04
你的问题说的不是很清楚吧!
作者: pingyuan    时间: 2004-12-28 03:16

首先,弱光检测时,你要在暗室里做,排除各种干扰光的存在;

其次,你光源的选用,是不是有问题?

光电二极管一般都有一定的波长光的接收范围,你发射的光的波长与接收的波长是否一致;

第三点,就是你的电路的问题,检测弱光的电路,考虑是否该加放大电路进去,除噪可以再考虑一下;

现在我也在做光的检测,我测的光强范围要达到7个数量级的,

呵呵!共同探讨吧,


作者: slyz    时间: 2004-12-28 19:03
!

[ 本帖最后由 slyz 于 2008-3-20 21:37 编辑 ]
作者: prime    时间: 2004-12-30 22:22

pingyuan: 

    你做7个数量级的检测器是倍增管吗?我在试拿光电池做大光强范围的设备,希望能互相探讨.


作者: lymex    时间: 2005-1-1 06:52

我也做过一个8个数量级的硅光电二极管的检测电路,就是对数放大器,1pA-100uA,苦恼的是没有小体积的高阻值电阻(1000M)。

光电池弱光效果很差。为了能够达到pA级的检测,必须选择、筛选好的光电二极管。

黑布折光往往不够,需要在很暗的环境下再遮挡才能算0点。


作者: 5m2000    时间: 2005-1-7 17:55
大家好,这里的同道还真不少。微弱光信号放大是一个很有意义的课题,本人近年也在做一些这方面的工作。愿意和大家共同探讨。

对于pA级微电流放大,使用光电倍增管当然没问题。但体积太大,还需负高压电源,啰里啰唆不方便。不过,现在使用还是很多的。最近滨松在京的合资公司给我送来一只集倍增管,高压电源,前置放大器于一体的模块试用,体积55X55X25 mm3。初试认为还可以,就是太贵。

硅光电二极管作微光检测是很有前途的。作pA级放大是可行的。我们做了多次实验,效果不错。不过,必须使用高档的高输入阻抗运放,而且需要采取相应的工艺措施。

Lymex先生想要1G的小型电阻,5X8 mm2片状行不行?北京中关村中发电子大厦有卖。如果您不在北京,可给我发来联系地址,我给你寄几只。

联系:jiaxinguangpu@sina.com


作者: stevenyee    时间: 2005-1-10 20:51
初学者想请教一下,,如何保证在白天使用光电晶体管不会产生大的信号电流,,也就是说如何把白天情况下的强光去掉,而只保留对850NM左右光的探测。
作者: lymex    时间: 2005-1-10 21:34
以下是引用5m2000在2005-1-7 9:55:37的发言: 大家好,这里的同道还真不少。微弱光信号放大是一个很有意义的课题,本人近年也在做一些这方面的工作。愿意和大家共同探讨。 对于pA级微电流放大,使用光电倍增管当然没问题。但体积太大,还需负高压电源,啰里啰唆不方便。不过,现在使用还是很多的。最近滨松在京的合资公司给我送来一只集倍增管,高压电源,前置放大器于一体的模块试用,体积55X55X25 mm3。初试认为还可以,就是太贵。

硅光电二极管作微光检测是很有前途的。作pA级放大是可行的。我们做了多次实验,效果不错。不过,必须使用高档的高输入阻抗运放,而且需要采取相应的工艺措施。

Lymex先生想要1G的小型电阻,5X8 mm2片状行不行?北京中关村中发电子大厦有卖。如果您不在北京,可给我发来联系地址,我给你寄几只。

联系:jiaxinguangpu@sina.com

那太好了,非常感谢!不知道是否有更高一些阻值的,例如100G或以上的? 我在大连:张利民,辽宁大连七贤岭高新园区高新街6号,邮编:116023

我现在主要用国半的LMC6001检测微电流,厂家保证偏置电流小于0.025pA,因此对于0.1pA的电流都可以检测到。这样即便我使用10G的电阻,也需要1mV这么小的偏置电压。我现在手里有几个10G的,体积都很大(当初都是高压用的)。玻璃壳的真空电阻最高我有5.1G的,体积也算不小。

另外我也用LMC6042,这个尽管厂家保证4pA,但典型指标为0.002pA,而且消耗电流小(20uA)。我现在测量这么低的偏置电流只能用电容放电法,即在输入端接一个10pF左右的电容,接成一定的放大倍数,观察输出的变化。例如放大100倍,输出变化每秒0.1V,就可以推算出输入偏置电流为10pF*0.1/100=0.01pA。实际测量电流是用对数电路。

滨松的东西应该是好,价格不知道是什么数量级的?我最近买了两只光电倍增管,打算也试验一下。看International Light公司的光电传感器,最灵敏的还是光电倍增管。参见:http://www.intl-light.com/detectors.html,其中光电倍增管PM271D可以探测3x10-14W/cm2,而最好的硅光电二极管(DHD033)可以探测3x10-13W/cm2,差了10倍。假设其探测面积是100mm2,光电效应为0.5A/W,那么相应的光电流为0.15pA,很难得了。

[此贴子已经被作者于2005-1-10 14:26:24编辑过]

作者: lymex    时间: 2005-1-10 21:45
以下是引用stevenyee在2005-1-10 12:51:39的发言: 初学者想请教一下,,如何保证在白天使用光电晶体管不会产生大的信号电流,,也就是说如何把白天情况下的强光去掉,而只保留对850NM左右光的探测。

可以考虑两种方法。一个是用红外滤镜,因为白天自然光大多数是非红外的。其实有很多红外光电管外边用的就是黑色的、只让红外光透过的材料(注意波长、可见光的阻挡系数、红外光的损失率)。当然最好的滤镜就是带通的,只让850nm附近的一个小窗口的光进入。

另外一种方法就是在空间汇聚有用光、避免无用光,采用透镜、遮挡、吸光等方法。

当然两种办法可以同时采用,效果更好。


作者: 5m2000    时间: 2005-1-11 19:32
以下是引用lymex在2005-1-10 13:34:03的发言: 那太好了,非常感谢!不知道是否有更高一些阻值的,例如100G或以上的? 我在大连:张利民,辽宁大连七贤岭高新园区高新街6号,邮编:116023

我现在主要用国半的LMC6001检测微电流,厂家保证偏置电流小于0.025pA,因此对于0.1pA的电流都可以检测到。这样即便我使用10G的电阻,也需要1mV这么小的偏置电压。我现在手里有几个10G的,体积都很大(当初都是高压用的)。玻璃壳的真空电阻最高我有5.1G的,体积也算不小。

另外我也用LMC6042,这个尽管厂家保证4pA,但典型指标为0.002pA,而且消耗电流小(20uA)。我现在测量这么低的偏置电流只能用电容放电法,即在输入端接一个10pF左右的电容,接成一定的放大倍数,观察输出的变化。例如放大100倍,输出变化每秒0.1V,就可以推算出输入偏置电流为10pF*0.1/100=0.01pA。实际测量电流是用对数电路。

滨松的东西应该是好,价格不知道是什么数量级的?我最近买了两只光电倍增管,打算也试验一下。看International Light公司的光电传感器,最灵敏的还是光电倍增管。参见:http://www.intl-light.com/detectors.html,其中光电倍增管PM271D可以探测3x10-14W/cm2,而最好的硅光电二极管(DHD033)可以探测3x10-13W/cm2,差了10倍。假设其探测面积是100mm2,光电效应为0.5A/W,那么相应的光电流为0.15pA,很难得了。

你好。咱们干的活儿很接近。我正在用LMC6084作多路微光检测,采用的是经典的光电流放大器由于光强在nA级,还不难做。去年做一个项目用的是3140运放,不太好,容易引起振荡,费了不少事。 多交流。

我们实验用电阻最大也是100G。体积小的也没找到。最近我会抽空去中关村再看看,有合适的高阻一定给你寄去。

滨松的光电倍增管,我们主要用R456和R928两种(紫外可见190nm—850nm)。单只价格在2000——3000多元不等(参考)。


作者: lymex    时间: 2005-1-13 07:03

5m2000你好!

我是业余玩电子的,因此做啥事没有任务,只凭兴趣,而且很喜欢追求极端。


作者: lymex    时间: 2005-1-25 21:54
非常感谢5m2000!寄来的三个1g的电阻收到了。体积够小的(越小越好啊)。实在不成,用10个就可以组成10G的。他们没说是哪里进的货,是否可以定做?
作者: sjq    时间: 2005-1-27 06:38

这个问题很有趣。我想如果对响应速率无高要求(带宽小于10kHz),用光电二极管检测弱光不会太难。

希望能与大家一起深入讨论。


作者: dddkkky    时间: 2005-1-28 23:38

请教lymex,你现在做的光电池放大电路如何了??噪声有多少?能做到小于5mv么??

用的什么放大器?第一级进行IV变换,第二级放大,有没有典型电路图??

能给我发一份PCB图么??77245819@qq.com


作者: lymex    时间: 2005-1-29 04:52

典型电路就是1级反相放大:http://bbs.oecr.com/dispbbs.asp?boardID=16ID=31104page=1

放大器的选择主要看电源供应、输入偏流与最小探测电流。 噪声一般要折算成多少光电流比较方便,最好是折算成%。例如有用的信号为10微安、噪声1微安,噪声10%。

其它的见另外一贴:http://bbs.oecr.com/dispbbs.asp?boardid=16id=31101


作者: C001    时间: 2007-1-3 06:24

呵呵~~长了不少见识


作者: blaster501    时间: 2007-3-12 19:51

这里的高手真不少,还很谦虚,佩服啊。

我是个学生,最近要搞一点测量的问题,我想请教一下在北京或者什么地方哪里能买到诸如LT021MD之类的叫做“带监视的半导体激光二极管”,这个东西功率很小,15mW但是它自己带接收,还有那个雪崩二极管在哪里有卖的,多少钱,请大虾告诉一下。我是初学者,现在一点门路都找不到,请各位高手一定多帮忙啊。


作者: excelled    时间: 2007-3-24 00:18
请教lymex,您好!我是第一次接触红外的,请多指点.我现在在做的是用红外来测量氨气的含量,我不知怎么做?我自己是这样的:用一个脉冲源来驱动红外光源,让红外光通过氨气再到红外探测器上,这样探测器输出的信号也是一个脉冲信号,我怎样把它变成电压信号?并进行信号放大?有什么参考的资料或典型电路图能给我发一份吗?也好做个参考,谢谢!cz_excelled@163.com
作者: cjwzjjh    时间: 2007-4-7 00:57
激光测距机专用雪崩光电二极管(APD)
激光测距专用雪崩光电二极管(APD)

图片点击可在新窗口打开查看
激光测距专用雪崩光电二极管(APD)
雪崩光电二极管供

供雪崩光电二极管(APD) 暗电流小频谱响应范围在440nm1,100nm之间

光电探测器是将光信号转变为电信号的器件。在半导体光电探测器中,入射光子激发出的光生载流子在外加偏压下进入外电路后,形成可测量的光电流。PIN光电二极管即使在最大的响应度下,一个光子最多也只能产生一对电子-空穴对,是一种无内部增益的器件。为了获得更大的响应度,可以采用雪崩光电二极管(APD)。APD对光电流的放大作用基于电离碰撞效应,在一定的条件下,被加速的电子和空穴获得足够的能量,能够与晶格碰撞产生一对新的电子-空穴对,这种过程是一种连锁反应,从而由光吸收产生的一对电子-空穴对可以产生大量的电子-空穴对而形成较大的二次光电流。因此APD具有较高的响应度和内部增益,这种内部增益提高了器件的信噪比。APD将主要应用于长距离或接收光功率受到其它限制而较小的光纤通信系统。目前很多光器件专家对APD的前景十分看好

雪崩光电二极管(APD)单光子探测器

 

雪崩光电二极管不同于光电倍增管,它是一种建立在内光电效应基础上的光电器件。雪崩光电二极管具有内部增益和放大的作用,一个光子可以产生10~100对光生电子空穴对,从而能够在器件内部产生很大的增益。雪崩光电二极度管工作在反向偏压下,反向偏压越高,耗尽层当中的电场强度也就越大。当耗尽层中的电场强度达到一定程度时(材料不同,电场大小也不一样,如:Si-APD105V/cm),耗尽层中的光生电子空穴对就会被电场加速,而获得巨大的动能,它们与晶格发生碰撞,就会产生新的二次电离的光生电子空穴对,新的电子空穴对又会在电场的作用下获得足够的动能,再一次与晶格碰撞又产生更多的光生电子空穴对,如此下去,形成了所谓的“雪崩”倍增,使信号电流放大。

雪崩光电二极管不同于光电倍增管,它是一种建立在内光电效应基础上的光电器件。雪崩光电二极管具有内部增益和放大的作用,一个光子可以产生10~100对光生电子空穴对,从而能够在器件内部产生很大的增益。雪崩光电二极度管工作在反向偏压下,反向偏压越高,耗尽层当中的电场强度也就越大。当耗尽层中的电场强度达到一定程度时(材料不同,电场大小也不一样,如:Si-APD105V/cm),耗尽层中的光生电子空穴对就会被电场加速,而获得巨大的动能,它们与晶格发生碰撞,就会产生新的二次电离的光生电子空穴对,新的电子空穴对又会在电场的作用下获得足够的动能,再一次与晶格碰撞又产生更多的光生电子空穴对,如此下去,形成了所谓的“雪崩”倍增,使信号电流放大。
低噪声、快响应、高灵敏度、高带宽、低造价,主要用于雪崩光电二极管单光子探测器,激光探测、测距、激光测距机、激光经纬仪 警戒雷达。

 

雪崩光电二极管不同于光电倍增管,它是一种建立在内光电效应基础上的光电器件。雪崩光电二极管具有内部增益和放大的作用,一个光子可以产生10~100对光生电子空穴对,从而能够在器件内部产生很大的增益。雪崩光电二极度管工作在反向偏压下,反向偏压越高,耗尽层当中的电场强度也就越大。当耗尽层中的电场强度达到一定程度时(材料不同,电场大小也不一样,如:Si-APD105V/cm),耗尽层中的光生电子空穴对就会被电场加速,而获得巨大的动能,它们与晶格发生碰撞,就会产生新的二次电离的光生电子空穴对,新的电子空穴对又会在电场的作用下获得足够的动能,再一次与晶格碰撞又产生更多的光生电子空穴对,如此下去,形成了所谓的“雪崩”倍增,使信号电流放大。

雪崩光电二极管不同于光电倍增管,它是一种建立在内光电效应基础上的光电器件。雪崩光电二极管具有内部增益和放大的作用,一个光子可以产生10~100对光生电子空穴对,从而能够在器件内部产生很大的增益。雪崩光电二极度管工作在反向偏压下,反向偏压越高,耗尽层当中的电场强度也就越大。当耗尽层中的电场强度达到一定程度时(材料不同,电场大小也不一样,如:Si-APD105V/cm),耗尽层中的光生电子空穴对就会被电场加速,而获得巨大的动能,它们与晶格发生碰撞,就会产生新的二次电离的光生电子空穴对,新的电子空穴对又会在电场的作用下获得足够的动能,再一次与晶格碰撞又产生更多的光生电子空穴对,如此下去,形成了所谓的“雪崩”倍增,使信号电流放大。
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雪崩光电二极管不同于光电倍增管,它是一种建立在内光电效应基础上的光电器件。雪崩光电二极管具有内部增益和放大的作用,一个光子可以产生10~100对光生电子空穴对,从而能够在器件内部产生很大的增益。雪崩光电二极度管工作在反向偏压下,反向偏压越高,耗尽层当中的电场强度也就越大。当耗尽层中的电场强度达到一定程度时(材料不同,电场大小也不一样,如:Si-APD105V/cm),耗尽层中的光生电子空穴对就会被电场加速,而获得巨大的动能,它们与晶格发生碰撞,就会产生新的二次电离的光生电子空穴对,新的电子空穴对又会在电场的作用下获得足够的动能,再一次与晶格碰撞又产生更多的光生电子空穴对,如此下去,形成了所谓的“雪崩”倍增,使信号电流放大。

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cjwjh@163.com
联信电子设备有限公司


作者: jiaoxiaomin    时间: 2007-4-11 23:08

请问各位大侠:

我想做个探测近红外的光电放大电路,导师让先探测自然光,I-V转换电路中,不知道用哪个型号的放大器比较好,最好噪声小的.


作者: jiaoxiaomin    时间: 2007-4-11 23:20

请问各位大侠:

我想做个探测近红外的光电放大电路,导师让先探测自然光,I-V转换电路中,不知道用哪个型号的放大器比较好,最好噪声小的.我的QQ:21659250


作者: renwind    时间: 2007-4-17 18:33

为什么电阻体积越小越好?这对电阻体积有什么要求吗。

一般的运放放大倍数都在几十倍左右,为什么光电接收后的放大要用到几G的电阻,电阻越大,不是噪声越大吗?这个电阻用什么电阻比较好,比如金属电阻、线绕的。

为了消除噪声,是不是运放电阻上并各电容,效果比较好。

不是很清楚,还望大虾指教,多谢了


作者: justin-tang    时间: 2007-4-25 17:19
直接用带放大电路的APD
作者: hustlzy27    时间: 2007-4-26 02:12

大家好!我现在要做一个探测微弱光信号的探测系统,1550nm,采用光纤耦合,初步估计信号在uw量级以下,使用InGaAs/InP的PIN管好还是APD好一些,另外,关于APD的特性我不大清除,哪位大侠有这方面的资料的话,希望能给我发一下,我的email是hustlzy27@smail.hust.edu.cn。我刚接触光电探测方面的东西,很多地方都不懂,还希望大家多指教,先谢谢了!


作者: Roc100    时间: 2007-12-13 12:26
标题: 各位老大帮忙指导指导啊
除了光电倍增管外,还有没有能够对230-400nm敏感的 光电池或光电二极管啊
作者: Roc100    时间: 2007-12-13 12:31
标题: 电路指导
请问用ICL7650做为光电二极管的微放大器能行吗?连续用两个行吗?请问那位有相关的电路图帮我解决解决啊?感谢感谢了?zhaoshupeng100@126.com




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