光电二极管阵列电路

PD 阵列模块使用手册一、概述X 射线入射到闪烁体中并被吸收后产生可见光，PD （光电二极管）吸收这些光后产生光电流，通过对PD 的电流进行积分，∫+=T t tidt c V 1，其中C 是积分电容，T 是积分时间，然后对积分所得电压进行A/D 变换就得到了反映入射X 射线强度的数字化结果。

对每个PD 通道，有两套独立的积分电路和一个A/D 变换电路，两套积分电路可以交替进行积分、保持、复位的动作。

如下图一所示，其中一套积分电路第（n-1）次积分结束时，另一套积分电路同时开始了第n 次的积分；积分结束的电路将保持结果电压直到（n-1）次积分的A/D 变换完成，然后该套电路将进行复位以准备（n+1）次的积分；A/D 变换结束后PD 板上的所有数据通过串行移位的方式以一个串行数据流的方式输出。

每次A/D 变换所需的时间是0.5mS ，因此最短的积分时间是（0.5mS+数据输出所需的时间），数据输出所需的时间将在下文中说明。

同时每个PD 模块还接收一个串行数据流的输入，与模块上产生的数据构成同一个串行移位数据流，即每输出一位数据，就从输入数据流中锁存一位数据。

图一 积分脉冲二、模块接口端子每快PD 模块有三个插座，分别是电源插座、上行插座、下行插座，见下表一。

端子排信号名称 POWER电源插座 GNDCONV+CONV-DOUT+上行插座 DOUT-CONV+CONV-DIN+下行插座 DIN-表一 接口端子1、电源插座 多个PD 模块的电源插座可以以并行的方式接到电源总线上。

额定输入电压为直流5.5~9V ，对于4组双能PD （高低能各64路，一共128路）额定电流为340mA ；2组双能PD （高低能各32路，一共64路）额定电流为220mA 。

注意：这个范围内的电源输入PD 模块均可正常工作，但是模块内的电源采用的是线性电源，因此其需要的电流基本不随输入电压而改变，而其消耗的功率则随电压的增大而增加（这些增加功率将转化为PD模块的发热）。

蔡司光电二极管阵列光谱仪模块(diode array spectrometer module)发展外况由于光学技术、材料技术、电子技术、计算机技术的迅速发展，蔡司于十年已开始光电二极管阵列光谱仪模块的生产及应用推广。

现今这类产品已成为测量和分析的基本单元。

只要在进行系统设计的基础上，配以相应的辅助部件、电路、计算机、软件等，能够研制出满足各种需求的精密仪器设备。

以光電二极管阵列光谱仪模块为核心的设备能够测量的参数：发光辐射度、荧光发射度、波长测量、颜色测量、膜层厚度测量、温度测量、浓度测量、气体成分测量等；能够测量的光谱达到的范围：紫外、可见、近红外和红外波段；能够测量的对象：激光、照明光源、发光管、液体、织物、宝石等；模块广泛应用于环境监测、工业分析、缺陷检测、化学分析、食品品质检测、材料分析、医学诊断、临床检验、航空航天、遥感等领域。

模块结构光電二极管阵列光谱仪模块，具有一个设计极佳的结构组成，主体机壳全封闭式的将传送光的光纤(OPTICAL FIBRE)、光纤截面转换器(CROSS SECTION CONVERTER)、凹面成像光栅(CONCAVE GRATING)、二极管阵列紧凑(DIODE ARRAY)、永久的粘在一起，并有相应的电路(CIRCUIT BOARD)，构成尽可能小的单元模块。

两种模块形式如图1、图2所示。

模块的集成和微型是随着光纤技术、光栅技术、二极管阵列检测技术、电子元器件技术、材料技术的进步和发展而来，更多地成为现场检测和实时监控仪器的首选单元。

图1 光電二极管阵列光谱仪模块(微型，内置控制电路和前置放大器)图2 光电二极管阵列光谱仪模块(分辨率高，外置控制电路和前置放大器)产品特点1.工艺先进：紧凑的机械结构；全封闭；光学部件永久定位；没有机械调整；具有对机械冲击高度的非敏感性；从而导致非常高的可靠性。

2.仅需要成像光栅，省掉了常规光谱仪中的透镜、凹面镜、平面镜等多个部件。

高速峰值检测功能的光电二极管阵列研究摘要：本文设计了一种高速峰值检测功能的光电二极管阵列结构，可用于对高速信号进行实时检测，给出了设计总体流程图，以及各主要组成部分的硬件电路关系等。

通过实验可知，系统满足设计要求。

关键词：峰值检测电路光电二极管高速探测中图分类号：x831 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2012）09（a）-0123-01光电二极管阵列是一种应用广泛的线性阵列探测器，在现有的产品中（主要是国外产品）按照输出信号的特征，主要分为两大类：模拟输出和数字输出。

对于各种模拟输出的光电二极管阵列，除了制作工艺和材料的不同，主要是像素数目的差别，从几个像素到近千个像素的产品都有，常用的是32和64像素产品。

目前产品中主要问题在于由于器件利用积分检测原理检测光信号，积分时间较长，而且很容易达到饱和，在模数转换器方面，现有产品中为整片或部分阵列共用一个转换器，速度较慢。

在每个像素单元后集成一个像素级ad转换器，依靠大量低速ad转换器并行工作，达到信号高速数字化转换的目的；而且在像素单元后带有滤波器，通过滤波功能，提高信噪比。

本项目的技术水平，属于国内领先水平，该项目产品研制成功后，可以用于各种光谱分析仪器和光电信号探测领域，尤其适合于需要高速光电转换和处理的军事应用方面。

技术指标：光谱范围：400～1100nm，波长分辨率10nm，响应速度：0.1ms，动态范围：160db。

各项技术指标处于国内领先水平。

1 高速峰值检测系统设计高速峰值检测功能的光电二极管阵列，在前端使用高速pin光电二极管实现光信号探测，随后通过滤波器将有用信号滤出，滤出信号通过低噪声放大器和峰值保持器送入像素级的ad转换器实现信号数字化，最后通过接口器件将多路并行工作的电路进行集成组成光电二极管阵列。

光电二极管阵列的总体框图设计如图1所示。

2 低噪声前置放大器的设计低噪声前置放大器是微弱信号检测的关键部件之一，担负着放大微弱信号的任务，因为对于微弱信号检测来说，关键的措施之一就是尽量减小测量过程中引入的噪声，而前置放大器是引入噪声的主要部件之一，由于信号十分微弱，则要求前置放大器具有低噪声性能，不然由于前置放大器本身的噪声将会使原来就被噪声淹没的信号淹没得更深。

第2章结型光电探测器2.1.光伏效应光伏现象一导体材料的“结效瓯如:雪崩二极管ncmla^l (calhcxie)p-la>rer Oration/ / region□contact(anoda)光照下u1.24a(pim)=光照零偏p 〃结产生开路电压的效应光照反偏光电信号是光电流A结型光电探测光电二极管器的工作原理空2. 2. 硅光电池光电池是一种不需加偏蚤电压就能把光能直接转换成电能的PN结光电器件，按光电池的功用可将其分为煎类*即太阳能光电池和测量光电池。

K /太卩聆总光电池主要用作向负载提供电源，对它的要求主要是光电转换效率高、成本低。

由于总具有结构简单、体积小、重量轻、髙可靠性、寿命长、可在空间直接将太阳能转换成电能的特点，因此成为航天工业中的重要电源，而且还被广泛地应用于供电困难的场所和一些日用便携电器中。

测量光电池的主要功能是作为光电探测，即在不加偏置的情况下将光信号转换成电信号，此时对它的要求是线性范围宽、灵敏度高、光谱响应合适、稳定性高、寿命长等。

它常被应用在光度、色度、光学精密计量和测试设备中。

1•用途a.b.作光电探测器使用红外辐射探测器光电读出光电耦合作为电源使用人造卫星野外灯塔微波站§2.2光电池•光电池能直接将光通量转变为电动势，实际为电压源结构和工作原理硼扩冃攵层p 型电极 光电池的结构原理图光光电池有方形圆形三角形环形等P —+ N-+ O——丄p N-------------------------------- ___________________+性1・硅光电池的基本结构和工作原理按硅光电池衬底材料的不同奇分为2DR 型和2CR 型。

如图3・9 (a)所示为2DR 型硅 光电池，它是以P 型硅为衬底(即在本征型硅材料中掺入三价元素硼或镣等)，然后在衬底 上扩散磷而形成N 型层并将其作为受光面。

硅光电池的受光面的输出电极多做成如图3・9 (b)所示为硅光电池的外形图，图中所示的 梳齿状或“E”字型电极，其目的是减小硅光电池的内电阻。

光电二极管阵列检测器工作原理(一)光电二极管阵列检测器工作原理•简介光电二极管阵列检测器是一种常用于光学领域的传感器，通过将多个光电二极管组成阵列，可以实现对光强的高速、高精度采集和检测。

本文将从浅入深地介绍光电二极管阵列检测器的工作原理。

•光电二极管基本原理光电二极管是一种将光能转换为电能的器件，其基本原理是光生电压效应。

当光线照射到光电二极管的PN结上时，光子激发了半导体中的电子，使其跃迁到导带，从而产生一个电流。

该电流与光线的强度成正比。

•光电二极管阵列结构光电二极管阵列由多个光电二极管按照一定规律排列组成。

每个光电二极管都有一个独立的接收电路，可以单独采集和处理光信号。

光电二极管阵列的结构使其能够在较大范围内对光信号进行高效检测。

•光电二极管阵列检测器工作原理光电二极管阵列检测器的工作原理是将光信号转化为电信号，经过放大、滤波等处理后，得到与原始光信号相对应的电信号。

1.光信号进入光电二极管阵列后，被各个光电二极管接收；2.每个光电二极管将光信号转化为对应的电流；3.通过电流放大器对电流进行放大；4.经过滤波电路去除噪声，得到干净的电信号；5.数字转换器将模拟信号转换为数字信号；6.数字信号经过处理后，可以进行存储、显示等操作。

•光电二极管阵列检测器的优势光电二极管阵列检测器具有以下优势：–高速采样：光电二极管阵列可以同时采集多个光信号，大大提高了采样速度。

–高精度测量：光电二极管阵列可以进行高精度的光强测量，对于光照强度的变化可以进行准确的监测和记录。

–多路信号处理：每个光电二极管都可以独立地接收和处理光信号，可以实现多路信号的处理和控制。

•应用领域光电二极管阵列检测器广泛应用于各个领域，包括但不限于：–光通信：光电二极管阵列检测器可用于接收和解调光通信中的光信号。

–光谱分析：光电二极管阵列检测器可以实现对物质的光谱分析，广泛用于化学、生物等领域。

–医学影像：光电二极管阵列检测器可以用于医学影像中的光信号采集和检测。

宽动态范围的nmos光电二极管阵列是当今光电子领域中备受关注的重要技术之一。

本文将从其基本原理、工作特性、应用领域等方面进行详细介绍。

一、基本原理宽动态范围的nmos光电二极管阵列是一种集成了大量光电二极管的器件。

其工作原理主要基于光电效应和nmos电子器件的特性。

当光线照射到光电二极管上时，光子的能量被转化为电子能量，从而产生电流。

而nmos电子器件可以实现对电流的高灵敏度和快速响应。

宽动态范围的nmos光电二极管阵列可以实现对极弱光信号的高灵敏度检测。

二、工作特性1. 宽动态范围宽动态范围是指器件在处理强光和弱光信号时都能够保持良好的性能。

宽动态范围的nmos光电二极管阵列通过优化器件结构和工艺，有效地抑制了强光条件下的饱和效应和弱光条件下的噪声，从而实现了宽动态范围的特性。

2. 低噪声在弱光条件下，噪声会严重影响信号的检测和采集。

宽动态范围的nmos光电二极管阵列通过降低器件的热噪声和电路的电荷噪声，实现了对弱光信号的高灵敏度检测，并且具有较低的噪声水平。

3. 高响应速度nmos电子器件具有快速的响应速度和较高的切换速度，结合光电效应的高灵敏度，宽动态范围的nmos光电二极管阵列可以实现对光信号的快速捕获和处理，适用于高频率的光学检测和成像应用。

三、应用领域1. 图像传感器宽动态范围的nmos光电二极管阵列可以实现对大范围光照条件下的高质量图像采集。

其宽动态范围和低噪声特性使其在摄像机、相机等图像传感器领域具有广阔的应用前景。

2. 光通信在光通信系统中，光电二极管的灵敏度和响应速度直接影响系统的传输性能。

宽动态范围的nmos光电二极管阵列可以实现对光信号的高速捕获和处理，适用于高速、高带宽的光通信系统。

3. 医学成像在医学成像领域，对于弱光条件下的组织、细胞等微观结构的成像具有重要意义。

宽动态范围的nmos光电二极管阵列可以实现对微弱光信号的高灵敏度检测，适用于医学光学成像设备的应用。

结语宽动态范围的nmos光电二极管阵列作为一种新型的光电器件，在光电子领域已经展现出了巨大的潜力和广阔的应用前景。