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光电二极管等效电路一、引言光电二极管是一种将光能转换成电能的器件。
它具有快速响应、高灵敏度、低噪声等优点，广泛应用于通信、测量、控制等领域。
光电二极管等效电路是描述光电二极管工作原理的重要工具，本文将对其进行详细介绍。
二、光电二极管基本原理光电二极管是一种半导体器件，由PN结和接收端组成。
当有光照射到PN结时，会产生内部电场，使得载流子在PN结中移动，并在接收端产生一个电压信号。
这个过程可以用下图所示的等效电路模型来表示。
其中Rsh为接收端的负载电阻，Cj为PN结的结容，Rs为串联电阻，Rp为并联电阻。
当有光照射到PN结时，会产生内部光生载流子，并在接收端形成一个瞬态开路电压Voc和一个瞬态短路电流Isc。
当负载接上后，会有一个稳态工作点，在该点处输出一个稳定的输出电压Vout。
三、光电二极管等效模型1. PN结等效电路模型PN结可以看成一个具有反向电容的二极管，其等效电路模型如下图所示。
其中Cj为结容，Rj为结电阻，Is为反向饱和电流。
2. 光电二极管等效电路模型光电二极管的等效电路模型可以看成是PN结等效电路模型加上一个串联电阻和并联电阻。
其等效模型如下图所示。
其中Rs为串联电阻，Rp为并联电阻。
在光照条件下，由于产生了内部光生载流子，因此会产生一个瞬态开路电压Voc和一个瞬态短路电流Isc。
当负载接上后，会有一个稳态工作点，在该点处输出一个稳定的输出电压Vout。
四、光电二极管特性曲线1. 光强度与输出特性曲线光强度与输出特性曲线是描述光照强度对光电二极管输出特性的影响关系图。
其形式如下图所示。
其中Iph为内部光生载流子产生的瞬态短路电流，Voc为内部光生载流子产生的瞬态开路电压，Vout为稳态输出电压。
光电二极管教程工作原理结光电二极管是一种基本器件，其功能类似于一个普通的信号二极管，但在结半导体的耗尽区吸收光时，它会产生光电流。
光电二极管是一种快速，高线性度的器件，在应用中具有高量子效率，可应用于各种不同的场合。
根据入射光确定期望的输出电流水平和响应度是有必要的。
图1描绘了一个结光电二极管模型，它由基本的独立元件组成，这样便于直观了解光电二极管的主要性质，更好地了解Thorlabs光电二极管工作过程。
图1: 光电二极管模型光电二极管术响应度光电二极管的响应度可以定义为给定波长下，产生的光电流(I PD)和入射光功率(P)之比：工作模式(光导模式和光伏模式)光电二极管可以工作在这两个模式中的一个: 光导模式(反向偏置)或光伏模式(零偏置)。
工作模式的选择根据应用中速度和可接受暗电流大小(漏电流)而定。
光导模式处于光导模式时，有一个外加的偏压，这是我们DET系列探测器的基础。
电路中测得的电流代表器件接受到的光照; 测量的输出电流与输入光功率成正比。
外加偏压使得耗尽区的宽度增大，响应度增大，结电容变小，响应度趋向直线。
工作在这些条件下容易产生很大的暗电流，但可以选择光电二极管的材料以限制其大小。
(注: 我们的DET器件都是反向偏置的，不能工作在正向偏压下。
)光伏模式光伏模式下，光电二极管是零偏置的。
器件的电流流动被限制，形成一个电压。
这种工作模式利用了光伏效应，它是太阳能电池的基础。
当工作在光伏模式时，暗电流最小。
暗电流暗电流是光电二极管有偏压时的漏电流. 工作在光导模式时, 容易出现更高的暗电流, 并与温度直接相关. 温度每增加 10 °C, 暗电流几乎增加一倍, 温度每增加 6 °C, 分流电阻增大一倍. 显然, 应用更大的偏压会降低结电容, 但也会增加当前暗电流的大小.当前的暗电流也受光电二极管材料和有源区尺寸的影响. 锗器件暗电流很大, 硅器件通常比锗器件暗电流小.下表给出了几种光电二极管材料及它们相关的暗电流, 速度, 响应波段和价格。
光电二极管放大路工作原理————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：光电二极管放大电路工作原理在用于光检测的固态检波器中，光电二极管仍然是基本选择。
光电二极管广泛用于光通信和医疗诊断。
其他应用包括色彩测量、信息处理、条形码、相机曝光控制、电子束边缘检测、传真、激光准直、飞机着陆辅助和导弹制导。
设计过程中，经常会优化用于光电模式或光敏模式的光电二极管。
响应度是检波器输出与检波器输入的比率，是光电二极管的关键参数。
其单位为 A/W 或 V/W。
前置放大器在高背景噪声环境中提取传感器生成的小信号。
光电导体的前置放大器有两类：电压模式和跨导（图 2）。
图 3c 所示的跨导放大器结构产生的精密线性传感性能是通过“零偏压”光电二极管实现的。
在此配置中，光电二极管发现输出间存在短路，按照公式 3 （Isc =Ilight），基本上不存在“暗”电流。
光电二极管暴露在光线下且使用图 2c 的电路时，电流将流到运算放大器的反相节点，如图 3 所示。
若负载（RL）为0 Ω且 VOUT = 0 V，则理论上光电二极管会出现短路。
实际上，这两种状况都绝对不会出现。
RL 等于 Rf/Aopen_loop_Gain，而 VOUT 是放大器反馈配置施加的虚拟地。
图 4所示电路是一个高速光电二极管信号调理电路，具有暗电流补偿功能。
系统转换来自高速硅PIN光电二极管的电流，并驱动20 MSPS模数转换器（ADC）的输入。
该器件组合可提供400 nm至1050 nm的频谱敏感度和49 nA的光电流敏感度、91 dB的动态范围以及2 MHz的带宽。
信号调理电路采用±5 V电源供电，功耗仅为40 mA，适合便携式高速、高分辨率光强度应用，如脉搏血氧仪。
光电二极管工作时采用零偏置（光伏）模式或反向偏置（光导）模式。
光伏模式可获得最精确的线性运算，而让二极管工作在光导模式可实现更高的开关速度，但代价是降低线性度。
光电二极管的基本结构好啦，咱们今天聊聊光电二极管，听起来挺高大上的吧？但其实它的结构和原理都不复杂，咱们用轻松的方式来捋一捋。
光电二极管，听这个名字就知道它跟光有关系。
没错，它的主要任务就是把光信号转化成电信号，真是个神奇的小家伙。
想象一下，当阳光洒在它身上，就像小孩看到糖果一样，兴奋得不得了！这个小东西的基本结构其实蛮简单的，咱们一层层剥开，看看它的“身世”。
外面有个透明的盖子，像个保护壳，既可以让光线进来，又能把内部的零件保护得好好的。
这可不是随便一个材料就能搞定的，通常用的是一种叫“玻璃”的东西，这个材料可是相当耐用，还能让光线顺利通过，真是个聪明的设计，哈哈！里面的核心部分是一个半导体材料，像是小朋友的积木，拼得可复杂了。
这个半导体材料一般是硅或者锗，听起来好像很高深，但其实它们就像家里的大米和面粉，常见得不能再常见了。
再往里看，这个半导体里面有两种区域，一个是N型，一个是P型。
P型区域像个热心肠的邻居，提供正电荷；N型区域则像个调皮捣蛋的小孩，提供负电荷。
两者一接触，就形成了一个“PN结”，听上去有点像科学实验，但实际上这可是光电二极管的心脏！当光子（也就是光的粒子）照射到这个PN结的时候，嘿，神奇的事情发生了！光子让电子从原来的位置跳了出来，形成了电流，简直像开了个派对一样，热闹非凡！你们可能会问，这个电流有什么用呢？嘿嘿，可多了！比如在太阳能电池里，这个小家伙可以把太阳光转化为电能，帮助我们点亮家里的灯。
想象一下，阳光洒进房间，灯光一亮，简直就是“阳光大道”，既环保又省钱，谁不爱呢？再说了，光电二极管还被广泛应用在光纤通信、自动控制和医疗设备等领域，真是个多才多艺的“明星”！说到这里，不得不提一下它的优缺点。
优点那是相当多，反应速度快、灵敏度高、寿命长，真是“万事俱备，只欠东风”。
但是，它也有点小脾气，比如说对光的强度很敏感，太强的光可能会把它弄坏。
就像吃糖，太多的话，牙齿可受不了，哈哈！光电二极管就像科技世界里的小精灵，默默地为我们的生活添砖加瓦。
