[求助]对于光电二极管的困惑

xuzhenfeng · 发表于 2006-4-21 05:47:00

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？

[求助]对于光电二极管的困惑

xuzhenfeng · 发表于 2006-4-21 05:51:00

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！！！

xuzhenfeng · 发表于 2006-4-21 05:54:00

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！！

lymex · 发表于 2006-4-22 22:24:00

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。

fliablerain · 发表于 2006-4-25 04:57:00

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

土豆 · 发表于 2006-4-25 23:51:00

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，

lymex · 发表于 2006-4-26 19:08:00

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。

土豆 · 发表于 2006-4-26 20:15:00

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，

lymex · 发表于 2006-4-26 22:32:00

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。

土豆 · 发表于 2006-4-26 23:42:00

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，

lymex · 发表于 2006-4-27 09:08:00

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。

土豆 · 发表于 2006-4-27 18:50:00

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，

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