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如何最有效地使用光電二極管和光電晶體管

2513647 2022-11-25 | pdf | 285.98KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

光電晶體管和光電二極管是密切相關(guān)的電光換能器，可在位置/存在感測、光強(qiáng)度測量和高速光脈沖檢測等應(yīng)用中將入射光轉(zhuǎn)換為電流。然而，為了充分利用這些設(shè)備，設(shè)計(jì)人員需要特別注意接口電路、波長和光學(xué)機(jī)械對(duì)準(zhǔn)。光電晶體管和光電二極管是密切相關(guān)的電光換能器，可在位置/存在感測、光強(qiáng)度測量和高速光脈沖檢測等應(yīng)用中將入射光轉(zhuǎn)換為電流。然而，為了充分利用這些設(shè)備，設(shè)計(jì)人員需要特別注意接口電路、波長和光學(xué)機(jī)械對(duì)準(zhǔn)。例如，需要適當(dāng)?shù)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>接口電路來提取不同強(qiáng)度和條件下的最大電流。然而，有效的應(yīng)用還需要了解它們的工作原理以及光電晶體管和光電二極管的不同之處。例如，需要適當(dāng)?shù)慕涌陔娐穪硖崛〔煌瑥?qiáng)度和條件下的最大電流。然而，有效的應(yīng)用還需要了解它們的工作原理以及光電晶體管和光電二極管的不同之處。本文將討論這些設(shè)備的操作原理、一些關(guān)鍵參數(shù)注意事項(xiàng)、設(shè)備應(yīng)用的一些細(xì)微差別，以及一些示例解決方案。本文將討論這些設(shè)備的操作原理、一些關(guān)鍵參數(shù)注意事項(xiàng)、設(shè)備應(yīng)用的一些細(xì)微差別，以及一些示例解決方案。光電二極管和光電晶體管的基礎(chǔ)知識(shí)和屬性光電二極管和光電晶體管的基礎(chǔ)知識(shí)和屬性光電二極管在吸收光時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流。圖 1 中顯示了兩種類型。第一種是更為人所知的光伏二極管（太陽能電池），當(dāng)光照在其上時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流。第二個(gè)是光電導(dǎo)體，它是一個(gè)反向偏置的光電二極管。照射在光電二極管上的光會(huì)導(dǎo)致其對(duì)反向偏置電流的抵抗力降低。光電二極管在吸收光時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流。圖 1 中顯示了兩種類型。第一種是更為人所知的光伏二極管（太陽能電池），當(dāng)光照在其上時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流。第二個(gè)是光電導(dǎo)體，它是一個(gè)反向偏置的光電二極管。照射在光電二極管上的光會(huì)導(dǎo)致其對(duì)反向偏置電流的抵抗力降低。可以測量該電流以給出入射光強(qiáng)度的讀數(shù)。從另一個(gè)角度來看，光電二極管起到限制電流的作用，更多的光會(huì)減少限制。在幾乎所有情況下，光電二極管都必須與相關(guān)放大器一起使用，例如跨阻放大器 (TIA)，以將電流轉(zhuǎn)換為有用信號(hào)。可以測量該電流以給出入射光強(qiáng)度的讀數(shù)。從另一個(gè)角度來看，光電二極管起到限制電流的作用，更多的光會(huì)減少限制。在幾乎所有情況下，光電二極管都必須與相關(guān)放大器一起使用，例如跨阻放大器 (TIA)，以將電流轉(zhuǎn)換為有用信號(hào)。圖 1：由于需要透鏡和通向傳感器芯片的光路，光電二極管和光電晶體管需要不同于傳統(tǒng)二極管和晶體管的封裝。（圖片來源：Learnabout-electronics）圖 1：由于需要透鏡和通向傳感器芯片的光路，光電二極管和光電晶體管需要不同于傳統(tǒng)二極管和晶體管的封裝。（圖片來源：Learnabout-electronics）光電晶體管比光電二極管復(fù)雜一些，因?yàn)樗鼈兪腔鶚O端子暴露的晶體管。撞擊在器件上的光子會(huì)激活晶體管，但其他方面的行為與傳統(tǒng)晶體管相同。（在固態(tài)設(shè)備的早期，一些晶體管和許多二極管被封裝在透明外殼中，這導(dǎo)致電路行為不穩(wěn)定，具體取決于照射在電路上的光量?。┕怆娋w管的等效電路是光電二極管，其輸出光電流進(jìn)入小信號(hào)晶體管的基極（圖 2）。光電晶體管比光電二極管復(fù)雜一些，因?yàn)樗鼈兪腔鶚O端子暴露的晶體管。撞擊在器件上的光子會(huì)激活晶體管，但其他方面的行為與傳統(tǒng)晶體管相同。（在固態(tài)設(shè)備的早期，一些晶體管和許多二極管被封裝在透明外殼中，這導(dǎo)致電路行為不穩(wěn)定，具體取決于照射在電路上的光量?。┕怆娋w管的等效電路是光電二極管，其輸出光電流進(jìn)入小信號(hào)晶體管的基極（圖 2）。圖 2：光電晶體管的電氣和物理模型是一個(gè)光電二極管，輸出光電流進(jìn)入小信號(hào)晶體管的基極。（圖片來源：Mechapedia/西北大學(xué)）圖 2：光電晶體管的電氣和物理模型是一個(gè)光電二極管，輸出光電流進(jìn)入小信號(hào)晶體管的基極。（圖片來源：Mechapedia/西北大學(xué)）作為三端器件，有多種連接光電晶體管的方法，最常用的配置是共發(fā)射極 (CE) 和共集電極 (CC) 放大器（圖 3）。對(duì)于 CE 配置，光會(huì)導(dǎo)致輸出從高狀態(tài)變?yōu)榈蜖顟B(tài)；對(duì)于 CC 配置，狀態(tài)轉(zhuǎn)換是相反的。