PIN光電二極管的光生電流較弱，最小僅數(shù)皮安（pA），最大也僅數(shù)百微安（μA）左右。PIN光電二極管有兩種工作模式：光致電導(dǎo)和光致電壓[2]。光致電導(dǎo)方式中光電二極管兩端加有一個(gè)反向偏置電壓，增加了光電二極管耗盡層的寬度，從而大大減小了其寄生電容、提高了工作速度，但線性度較差，而且暗電流較大，不適合精密的光電流檢測。工作于光致電壓方式下的光電二極管上沒有壓降，即為零偏置, 如圖1所示。光靈敏度及線性度都很好，適用于精密應(yīng)用領(lǐng)域,所以一般的光檢測電路中都選用光致電導(dǎo)的方式引入光電二極管。

光檢測電路的靈敏度越高，要求所用放大器的偏置電流越小，反饋電阻RF越大。例如當(dāng)靈敏度為1mV/pA時(shí)，1pA的電流需要流過 1000M Ω的反饋電阻RF才能達(dá)到1mV。CMOS工藝中利用多晶硅制作精確值電阻[3]，其電阻值計(jì)算如下式所示：

R= R?×(W/L)??? ??????????????????????????????????????????????????????? （2）

其中，R?——多晶硅的薄層電阻值，單位：?/μm2；

W——多晶硅電阻的寬，單位：μm；

L——多晶硅電阻的長，單位為μm。

一般R?比較小，約在20Ω/□左右，即便是高阻工藝，R?也只達(dá)到幾kΩ/□左右。毫無疑問， 1000M Ω的大電阻會(huì)占據(jù)芯片相當(dāng)大的面積，其分布電容也非常大。

在實(shí)際中，從工程實(shí)現(xiàn)及造價(jià)成本等因素考慮，通用的紅外接收頭檢測光電流的范圍只在幾十納安到幾百微安的范圍內(nèi)。反饋電阻只需 1M Ω即可達(dá)到1mV/nA的靈敏度， 1M Ω阻值的電阻在制造中亦可以輕易實(shí)現(xiàn)。不過在背景光較強(qiáng)的環(huán)境中，入射光生電流較大，將導(dǎo)致輸出電壓驟增，放大器的輸出極易出現(xiàn)飽和失真（紅外接收頭的工作電壓一般在5V甚至更低，本設(shè)計(jì)針對5V工作電壓）。顯然在輸入電流范圍較廣的情況下，這種通過固定電阻來實(shí)現(xiàn)電流—電壓轉(zhuǎn)換的方法是不可行的。