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标题: [求助]对于光电二极管的困惑 [打印本页]

作者: xuzhenfeng    时间: 2006-4-21 05:47
标题: [求助]对于光电二极管的困惑
大家好!我想请教个问题:PIN光电二极管既可以在反偏置的情况下工作,也可以在零偏置的情况下工作。《传感器与信号调理器件应用技术》书第五章中,称零偏置工作为光伏模式,反偏置工作为光导模式。《光电技术与实验》第五章中有这样的话“图5-7分别绘出了光伏探测器光伏和光导两种工作模式的等效电路,对于光伏模式的探测器内阻远低于负载电阻,它相当于一个恒压源。与此相反,在光导模式中,光伏探测器的内阻将远远大于负载电阻,它相当于一个恒流源。”
  现在我有一个PIN光电二极管,工作在零偏置的状态,那么它相当于一个恒压源???我不知道了。以前老师上课,一直讲光电二极管相当于恒流源。请高手给与指点。小弟多谢了!
  我想对这个红外PIN光电二极管做一个低噪声前置放大器,所以想知道它的电阻大约在什么数量级,若它相当于恒流源还是恒压源都搞不清楚的话,就不好做了。
  再问高手们,我有个这样的电路:大家能否帮我分析一下?

E8tS0PtK.jpg (5.75 KB, 下载次数: 64)

[求助]对于光电二极管的困惑

[求助]对于光电二极管的困惑

作者: xuzhenfeng    时间: 2006-4-21 05:51

在光电转换中,有大量的直流成分,有用信号是交流的10KHz,我想把直流滤掉,所以打算加上隔直电容C,但该电容应该多大,我不知道,恳求各位高手能给与帮助。多谢!!!


作者: xuzhenfeng    时间: 2006-4-21 05:54
我现在迷惑的就是,PIN光电二极管的电阻是多大,所加的隔直电容是多大。请大家给与指点!多谢!!
作者: lymex    时间: 2006-4-22 22:24

光电二极管可以认为是一个恒流源,反偏、0偏、甚至稍微正偏的时候都一样。

如果谁说光电二极管是恒压源,那么他错了。

既然是恒流源,那么内阻就是很大的,不要去追究了,越好的光电二极管内阻可能就越大。

因此,这个电路是不能工作的,最简单的改动方法,就是在光电二极管上并联一个电阻,等效内阻就是这个电阻。这个电阻不要选的太大,以有光照时不超过0.1V为宜。

隔直电容根据并联的电阻来选择,要使得其容抗小于这个电阻。


作者: fliablerain    时间: 2006-4-25 04:57

呵呵 光电二极管我也在用 不过不懂啊 希望能与你交流阿 npujyj@163.com


作者: 土豆    时间: 2006-4-25 23:51

我也在搞这个玩意,是自己搞着玩的, 光伏模式可能就是把二极管当成小光电池用了? 零偏置还能输出光电压,当然就是光电池了,恐怕不容易吧?特别是对微光测量,
好象用反偏置比较好?二极管串一个电阻到正极,
电阻的阻值最好与光电阻值相等,此时最灵敏吧?
(以分到一半电压为准)
就不知是否二极管内糟会大一些了?

容抗不好估计的话,干脆用钽电解,然后串个小电阻,这样放大倍数也好算一点?
我也是正在摸索,还希望各位多指正,


作者: lymex    时间: 2006-4-26 19:08

回土豆:
光伏模式可能就是把二极管当成小光电池用了?
是的。

零偏置还能输出光电压,当然就是光电池了,恐怕不容易吧?特别是对微光测量
光电二极管由于工艺不同,0偏下输出没有任何问题,这个我试验过,别说uA,就是nA、pA甚至亚fA下,线性都非常好。我有一些CMOS运放,其输入偏流是2fA级别的。另外,由于是强制0偏,因此所有的光电流都被利用了(短路电流最大),因此灵敏度是最好的。

好象用反偏置比较好?
反偏漏电相对大,因为漏阻的影响大一些,尽管高灵敏的光电二极管的漏阻都非常非常小。当然,反偏的好处是等效电容比较小、响应快。


作者: 土豆    时间: 2006-4-26 20:15

多谢指点,
我是想做一个测量激光点微小偏移量的装置(1微米的激光点位移),
目前是检测的直流变化量(以后也可能对激光加入交流调制),
感觉要做到即灵敏又稳定不太容易,
我用的是一般的光电二极管,先是直接测光电阻,后来改成测量反向偏置下的分压,
感觉都不太理想,
现在改成“零偏置”,感觉不错,用了两极运放,如图: http://photo.163.com/photos/yanghx22/43116191/1155505573/


第一级的反馈电阻(4.7K)越大,输出越稳定,但灵敏度也越低,
不知这个电路是否还可以做的更稳定一些?LM-324是否差一些?有更好的运放推荐吗?

另外,能否卖我几个二手的pin管?便宜点?44所的东西是不错,可对于个人实验来说太贵了,
或者推荐一些比较好的光电管或达林顿管?先谢过了,


作者: lymex    时间: 2006-4-26 22:32

别客气,光电检测涉及的内容很多的,除了电路外,遮挡、透镜、滤光等都很有讲究,这样才能有效的排除干扰和噪音。

两级完全可以用一级,因为从原理上是一样的,单级的放大也足够。

灵敏度与稳定性是矛盾,解决办法是在电路以外(见上面第一句话)。

LM324不好,主要原因是Ib太大,这个是直接与光电流混合的。可考虑LF442之类的JFET输入的。

我手里光电二极管种类不少,但数量不多,都是好多年来逐渐在电子商场买的。但我不主张用光电三极管尤其是光电达林顿管,其内部非线性太差了,尤其是小电流场合下特性不好,有死区。


作者: 土豆    时间: 2006-4-26 23:42

我是放在黑箱内的,外界杂散光有把握是进不来,
但是箱内有一些侧壁的杂散反射光,激光是可见红色,大约625nm左右,
可能要用一点遮光吧?滤光不好办,箱内杂散反射光是同波长的,

用一级不行呀,灵敏度显然不够,全暗时第一级输出是1.35V左右,
(怎么不为零呢?漏电流?不太明白,我是用的7805输出5V)
最亮时也只到1.38V左右,最多只有30mV的变化量,灵敏度也很低了,
第一级的反馈电阻开始是用100K,后来加大到560K,反而更差了,
最后用的4.7K,灵敏度稍高一点,但电压变化量也就是30mV左右,
必须要再加一级运放,放大100-200倍才行,
(对比分压值就要调到1.35V左右)
是不是我的光电管不行呢?可能太差了(1.5元/个)?

如果有好的光电管卖几个吧?我要的不多,也就几个,
还有好的运放也需要,给个价格和性能介绍吧?或者EMAIL也行:
yanghx@19.cn
价格上还要照顾一下才好?呵呵,主要是急需,好商量,


作者: lymex    时间: 2006-4-27 09:08

灵敏度低就是LM324不好的原因,用LF442就可以了,很便宜,电子商场都有卖的。用了LF442反馈电阻用10M都可以。

光电管应无问题(只要是光电二极管),这东西想让它做坏都难。


作者: 土豆    时间: 2006-4-27 18:50

电压的问题是我搞错了,第一级运放的“正入”应该接到地,我错接到正极上了,
改正后,把反馈电阻提高,放大倍数就够了,确实只用一级运放都可以了,多谢!
现在全无光时,输出是1mV,光最亮时,是3.8V,很满意了,接线图改过了:
http://photo.163.com/photos/yanghx22/43116191/1159760359/

另外还要请教一下,LF442是单电源供电吗?
现在输出电压总有些缓慢漂移,是否只有用两个光电管作成差分信号才能解决?
漂移与运放的质量也有一些关系吧?

昨天在错误连接的情况下,实验也已经获得了显著效果,真是高兴呀,多谢了!
还是给个邮件地址吧?有些事还要多请教,


作者: lymex    时间: 2006-4-28 00:54

不客气,LF442不是单电源供电的,因此麻烦些。有另外一种LP324,偏流是LM324的1/10,但很难买到。

缓慢漂移应该与LM324有一定关系,因为45nA的偏流,在200k电阻上就是9mV,关键这个偏流变化很厉害,因此要尽量减少。另外一方面,漂移可能是光源不稳造成的。

我的邮件lymex@vip.sina.com 但不经常看,有的时候还不如来论坛次数频呢。


作者: 土豆    时间: 2006-4-28 03:16

双电源也没关系,我买了两个先试一下,只是我查了一下LF442的资料,
好象电源至少要±15V吗?我用两组7805供给±5V不行吗?拿不准,所以没敢连接,
你们一般是怎样供电的呢?用稳压吗?
比如用7815稳压?那每组驱动电源就起码要18-24V了?还望多指点一下,

另外激光器和光电管都有个温度上升的问题吧?
好象有些精密传感器是要用半导体制冷的?
我用的激光功率倒不算高,小于5mW,


作者: lymex    时间: 2006-4-28 19:11

LF442的标称供电是±15V,但最小可工作电压是±5V,可以查一下后面的参数图,运放的电源电压都是很宽的。当然,最好还是±6V以上,用两个7806+7906或者是7809+7909就可以。

激光管如果功率大、要求高则需要制冷,5mW的就不用了。


作者: 土豆    时间: 2006-4-29 00:21

多谢,这样心里就有数了,
以前总不喜欢用双电源,怕麻烦,这次的实验很关键,
看来是要改改习惯了,

另外想请教一下,2DU和3DU类型的光电管如何?
数据参见:
http://www.qingyuetech.com/dz/guangminguan.htm
不知你以前是否用过?
标准的光电探测器应该是平窗吧?不带聚光镜的?这样对测量光点偏移量可能会好一点?


作者: lymex    时间: 2006-4-29 00:50

2DU我手里就有,灵敏度很差,而且指标不规范,因此建议别用。

的确,平窗的最好。我常用一种3mm x 3mm大小探测面积的,如果要求速度快,用1x1mm的。


作者: 土豆    时间: 2006-4-29 07:23

我也是要用这种3*3mm的呀,是GT101系列的吗?
先买我一个吧?具体我给你发了邮件,请接收一下,

我目前是测的直流,不需要速度快,


作者: lymex    时间: 2006-4-30 07:25

土豆:已回邮件,另外可参考:

http://bbs.oecr.com/dispbbs.asp?boardID=16ID=44930


作者: xuzhenfeng    时间: 2006-4-30 19:53

lymex和土豆:多谢你们!我开阔了眼界!

我好几天没来了。


作者: 土豆    时间: 2006-5-1 01:45
呵呵,多谢lymex了,确实受益非浅,
作者: HUAYING4144    时间: 2006-12-14 18:46

lymex,你好,我也有问题请教呢,给你发了邮件,请帮我看看,非常感谢!


作者: zbaw0117    时间: 2007-1-24 00:48

高手不少啊!~???LYMEX


作者: 苯乙醚    时间: 2007-3-2 19:15

在用光电池时

用上面的电路会有一定误差


作者: livaroc    时间: 2007-7-1 15:35
标题: 初学者,拜读了,谢谢
初学者,拜读了,谢谢
作者: camel52    时间: 2008-3-21 21:22
本帖最后由 camel52 于 2009-9-18 13:28 编辑

你们说的太好了,我真后悔来晚了
作者: icefairy    时间: 2008-3-24 09:51
收获相当的大,但是也困惑了,如果光电二极管可以看作为高内阻的电流源,那么电路设计不就要正端直接接地啊?貌似看到论文说不用平衡电阻了。
作者: zhangshuming    时间: 2008-3-25 09:21
都是高手啊,从中学了不少东西啊!有问题找你们啊
作者: jiahao    时间: 2008-5-20 17:24
学习了,在这光电论坛学的东西真不少,谢谢各位
作者: cameragirl    时间: 2009-5-6 13:33
谢谢哦
作者: jollyzlj    时间: 2009-5-6 20:47
至今没整明白能带图的人飘过
作者: xiaofw    时间: 2009-5-13 22:43
学习学习!!!!!!!!!!!!!!!!1 
作者: zhaops110    时间: 2009-9-19 10:53
好贴,虽然过去的时间很长了,可是还使又新人不停的看,不停的学习中。谢谢lymex 土豆等高手




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