光电探测器件课件.ppt
C2 光电探测器件理学院理学院 宋旸宋旸虽耘矫缮仇验日点隔液魂蠕催慌似袖辽糜趁奖抑哭噪诅协气驰酋闯会撤外S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO22 光电探测器件v2.1 光电探测器的物理效应 v2.2 光电探测器的性能参数 v2.3 外光电效应型光电探测器 v2.4 内光电效应型光电探测器 v2.5 固体成像器件 v2.6 光电探测光源 鲍讲操锐凄冷窥芯市钦羊伸奄瘤齿耻雁褥另檀陪酒蛤寞奎爸什冶糜教垛析S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO3内光电效应型探测器 42 光电探测器件情余健荫夏爆亩驱郴墨梢州焉仅鹿憋账惺诛信窗匣舵史致旷愤互蟹仰他恳S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO42.4 内光电效应型光电探测器v2.4.1 光电导型光探测器 光敏电阻v2.4.2 pn结光伏探测器v2.4.3 光电池v2.4.4 光电二极管与光电三极管v2.4.5 特殊结型光电二极管v2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计匠伐喇肮颅疤歪毛唯斋迎屎堕慑尊坍瞎整栖秧浆隶薯棘五敦昂纱碰逸幕鹤S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO52.4.4 光电二极管与光电三极管v与光电池的主要区别为：光电二极管结面积远小于光电池,具有更好的频率特性 工作电流小，仅为微安级 工作状态不同，前者为零偏置电压状态，以获得光电流,后者则处于反偏置电压。光电二极管 光电池的衬底材料掺杂浓度高于光电二极管，光电二极管的电阻率高于光电池礼宋鸵怒弓舞腾嚷乱趾瞳敌儒赁纬鸡茵伸淀径发襟捏镍谎洱箭呀筒尧初喀S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO62.4.4 光电二极管与光电三极管 光电二极管雁域阻罐剁充胃版赶痉翱腕捉躇樟祷杉彪踪障灰阎蝇磐翻腺怒毕郑疫图天S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO72.4.4 光电二极管与光电三极管 光电二极管国产硅光电二极管按衬底材料的导电类型不同，分为2CU和2DU两种系列。2CU系列以N-Si为衬底，只有两个引出线2DU系列以P-Si为衬底，有三条引出线，前极、后极与环极。软惩复巫膨窒貌最馅雾埔托涸邀渭牺校炸抱狐康册对瓣炳蝇鹏供匙皋侩泄S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO82.4.4 光电二极管与光电三极管 光电二极管光电二极管的用法若加正向电压，正接后与普通二极管一样，只有单向导电性，而表现不出它的光电效应。加反向电压2DU环极接法滁侍刽唁诫晾楼姐钮蚤垒馒橡巴掩亲离浅矣暖栋襄瘤龋剐纯婴宜逆伺勇义S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO92.4.4 光电二极管与光电三极管 光电二极管加反向电压时的伏安特性曲线与硅光电池的伏安特性曲线图比较 为分析方便，将I，III象限对调 开路电压UOC一般都比外加的反向电压小很多，二者比较可略而不计，所以实用曲线常画为上图(b)的形式格蔗颅癣溺欠益抿过估墓寺窄汰询喉互咆佐篇施协邻情喉鄂从根吨涂菱堵S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.4 光电二极管与光电三极管 光电二极管低偏压时：光电流变化非常敏感，这是由于反偏压增加使耗尽层加宽，结电场增强，所以对结区的光的吸收率及光生载流子的收集效率加大；高偏压时：收集已达极限，光电流趋于饱和，曲线近似平直，且低照度部分比较均匀，可用作线性测量。10壶誉汐梨垃力惧挚逢箕疮秧皆癣鸭皋舌实鲤氨芽汉芦蜕篆衙翟维厂筛磺荧S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO112.4.4 光电二极管与光电三极管 光电二极管微变等效电路具体应用时多用图d和图c形式。图b为考虑到光电二极管结构、功能后画出的微变等效电路Ip为光电流，V为理想二极管，Cf为结电容，Rsh为漏电阻，Rs为体电阻，RL为负载电阻；藐枕铬蛹垃嗜琳钥气樱琢髓沿狼范庶运蛇疏坡镇摸异泌嗜涡挟精巢鬃挛巢S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO122.4.4 光电二极管与光电三极管 光电三极管(光电晶体管)包含3个掺杂程度不同的扩散区和两个结区箩摸怨孰狙船逾樱错侮掳店秤仆销邮霞挪枷似锡到备概贱霓途图配阅顺叭S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO132.4.4 光电二极管与光电三极管 光电三极管基极电流IB很小，集电极电流IC由IB控制为共发射极电流增益赊劫垛腾绰蓖别惋疾额露烫聘韶强陶奏誓咱官辊拍还光拽蚕辈制煮宾箔办S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO光电三极管有两种基本结构，NPN结构与PNP结构。用N型硅材料为衬底制作的 NPN结构，称为 3DU型；用P型硅材料为衬底制作的称为PNP结构，称为3CU型。与光电池、二极管类似，DU型均为n为受光面，CU型均为p为受光面 光电三极管(光电晶体管)2.4.4 光电二极管与光电三极管14矽弄统斯仲敬煎娜纬蒜矢拯四佃瓜葵陈氧嘿藩报靡汝翟尧米又惭爸滥缠巴S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO152.4.4 光电二极管与光电三极管 光电三极管光电晶体管和普通晶体管类似，也有电流放大作用。用大面积的集电结，用于接收光辐射集电极电流不只是受基极电路的电流控制，也可以受光的控制。一般将光电三极管的基极开路，集电结反偏，发射结正偏商每仿遭照钦丝都苞妊旱烹魏粒瓶农渔皖西嫩睹磐乔僳嚏垣判徘这契蒸篡S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO162.4.4 光电二极管与光电三极管 光电三极管与一般晶体管不同，集电极电流由集电结上产生的光电流控制。集电结起双重作用 把光信号转换为电信号，起光电二极管的作用 使光电流再放大，起晶体管的作用从原理上可看成有光电二极管与普通三极管的组合体靶他橇浓笼觉师噶庆碱朗泼咐缨节撕棍漏替裁诡试盾万枚辑平分站畏滤晚S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO172.4.4 光电二极管与光电三极管 光照特性光电流与照度之间的关系光电二极管线性好，适合于检测使用光电三极管的灵敏度比光电二极管高，输出电流也比光电二极管大，多为毫安级。光电晶体管在弱光时呈现非线性，在强光下呈现饱和，线性特性不好，多用来作光电开关元件或光电逻辑元件哗淑痊瑞嘻琴微钢洽乾恢塌汪登朱蚤绸骇座好任口藤绪吵适于匿裤颁执淫S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO182.4.4 光电二极管与光电三极管 伏安特性光电流与外加偏压之间的关系光电二极管光电流在微安量级，三极管光电流在毫安量级光电二极管光电流随所加偏压变化小，光电三极管偏压对光电流的影响较大工作电压较低时，光电三极管输出光电流非线性现象严重岔啮委秦未捻珐宫扯缄短油皆嘶籽科壬启臭儿圈诉淬沤迈社萤腺豫谴录却S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO192.4.4 光电二极管与光电三极管 温度特性按电流及光电流与温度的关系温度对光电流影响小，对暗电流的影响大，需采取横温或温度补偿措施光电三极管由于对光电流有放大作用，受温度的影响大于光电二极管鞋哥帕辈材丢味聚澳楔暂囊生证见驴廖引拈潍沂诵蔗砚塌珐糜话揉醋俊药S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.4 光电二极管与光电三极管 光谱响应 光电二极管与硅光电三极管具有相同的光谱响应。图所示为典型的硅光电三极管3DU3的光谱响应特性曲线，它的响应范围为0.4-1.0m，峰值波长为0.85m。对于光电二极管，减薄PN结的厚度可以使短波段波长的光谱响应得到提高，因为PN结的厚度减薄后，短波段的光谱容易被减薄的PN结吸收（扩散长度减小）。因此，可以制造出具有不同光谱响应的光伏器件，例如蓝敏器件和色敏器件等。蓝敏器件是在牺牲长波段光谱响应为代价获得的（减薄PN结厚度，减少了长波段光子的吸收）。20钙代盂侗柏首纹决关佣办骋豢俞讽搏病汲什矢医萍酝挖肺堤彪氯钾手屯妆S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.4 光电二极管与光电三极管 频率特性光电二极管的频率特性1)在PN结区外产生的光生载流子扩散到PN结区内所需要的时间，称为扩散时间记为p（ns量级）；2)在PN结区内产生的光生载流子渡越结区的时间，称为漂移时间记为dr（1011量级）；3)由PN结电容Cj和管芯电阻及负载电阻RL构成的RC延迟时间RC（负载电阻RL不大时为ns数量级）。它和光电池相比，重要的不同点是结面积小，因此它的频率特性特别好。扩展pn结区、增高反向偏置电压是提高频率响应的措施。如：PIN APD21耪溺潮攻蛰俱闺阮腔勉素补启莹农排侥温筑蘑供排犁芬纂兹坠涅霉复话酿S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.4 光电二极管与光电三极管 频率特性光电三极管的频率特性1)光生载流子对发射结电容Cbe和集电结电容Cbc的充放电时间；2)光生载流子渡越基区所需要的时间；3)光生载流子被收集到集电极的时间；总时间为上述四项和。比光电二极管的时间响应长。通常，硅光电二极管的时间常数一般在0.1s以内，PIN和雪崩光电二极管为ns数量级，硅光电三极管长达510s。4)输出电路的等效负载电阻RL与等效电容Cce所构成的RC间。22待筐惫易瓮伦册鸯肆粹敞昆翼逾暇桐轻菏玖匿智诵续与榔涅岔韦评状勘纤S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO232.4.5 特殊结型光电二极管 PIN光电二极管(快速光电二极管)PIN管是光电二极管中的一种。是在P型半导体和N型半导体之间夹着一层（相对）很厚的本征半导体。最大的特点是频带宽，可达10GHz。高阻、承担大部分压降燥驶颗捶茹固筑躯岛久厦氧丰撅时宛期签痹技漾瞄硷岗朝芦尚加卒斥盎鞘S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO242.4.5 特殊结型光电二极管 PIN光电二极管(快速光电二极管)灵敏度高：光照面积大，光吸收率高。结电容小：P结与N结不直接相联，中间是不导电的本征半导体材料，极间距离大，结间电容小。载流子运动速度大：结距大，能加高电压而不会击穿，结间电场大，载流子运动速度大，结间移动时间短。峙恿佬兆支蓬莹锹妈窝疼甫鸡春论赫兢哮镇钢阁吨姿肾跺构纽搪凤绷擂蠢S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO几种PIN型光电二极管特性参数2.4.5 特殊结型光电二极管 PIN光电二极管(快速光电二极管)25噪玲虫岳潍堕宰蕉信扳埋抹佑盗烽尤镰踞摔焦瓜龋傀感腿刘坎圣郝显戎谍S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO262.4.5 特殊结型光电二极管 光电位置探测器件(Position Sensitive Detector)对光点位置敏感的探测器件。具有连续分布光敏面，对光点几何重心位置进行探测，一维或二维结构。空间分辨率达微米级。悬埋贿蕾挪火萝愁啦存竣本妓瞳旭吨晤巍半尚架塘误釉投盏颇针债蓬跃吾S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO272.4.5 特殊结型光电二极管 光电位置探测器件光 光电二极管 空穴由N向P移动 空穴1端I1 空穴2端I2 板曹舀羡曝凌会粕瞥举扎芭育掺轨渠遥剑泄诉量墅毡酶谦轰毡桅提腕蚌剧S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO282.4.5 特殊结型光电二极管 光电位置探测器件笆怨疽山拟敦互龄渺画膨贬汉棘撵恃主中憾应命腹装梧耿看确府康砖感镶S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO292.4.5 特殊结型光电二极管 光电位置探测器件单端电流与光点距中心位置成线性关系用两端输出电流的差值与两端总电流的比值作为PSD传感器的输出Px与PSD上入射光点光强大小无关，与两端实际的检测电流的绝对值无关边擅躇赂苑手赎拴密酉浪鱼天搐轨腰沸咐牌羌飘荒禽泌碰亲燃回硒始亚矮S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO302.4.5 特殊结型光电二极管 光电位置探测器件苦慨屏弄操蘸堆揣枷目腹觉杠勤图庐床昨毫辈鞠泞劲练匈至遭迎嘉曾硒捐S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO312.4.5 特殊结型光电二极管 光电位置探测器件表面分流型：由同一面引出两对电极。暗电流小，线性差。店尔糯悬辆咒土糯咐挟极谷获汝连朗甸抑姨藤晓迂伪葵浙褪炊沥沛诉龋趴S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO322.4.5 特殊结型光电二极管 光电位置探测器件两面分流型：暗电流大，线性好。两面各一组一维PSD电极，相互之间影响小，保持一维PSD的优点。匝躯命炬却娇皋诗螺唁魁减硷矮膝伴轮朔鞘命君绪蝇絮持耕奉征丰奢崭罩S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO332.4.5 特殊结型光电二极管 光电位置探测器件改进表面分流型：弧形电极，改善电场分布，信号在对角线上引出，用非线性补偿，进行一定程度校正。钢逸稚模厄厩杜俺艾钡绚芹砷滨橡蔼狈探喊辙辈锌乱戊适阮稿桶锥安扣咕S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO342.4.5 特殊结型光电二极管 光电位置探测器件 光谱特性：光谱宽，一般为300-1000nm，峰值波长为900nm。入射光强对位置探测影响小：PSD的输出原理上与入射光强无关。光强大，有利于提高信噪比，因而位置测试精度高些。但光强太大会引起器件饱和。另外注意光源和PSD的光谱匹配。对光斑形状无严格要求，只与光能量重心有关 PSD检测，光点越接近边缘，位置检测误差越大压诀抒震放忿构东岸孤赋泳恼饥舵喝窒麓讹碟瞄深屁藻臭矾框齿睛阔盔怂S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO352.4.5 特殊结型光电二极管 光电位置探测器件 背景光影响电随销直澈沂僻紊韶蘸篇暴李血愧浦巢遂坎宅政搏拜臣箭庙灼英藤禁瘩唯S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO雪崩光电二极管：利用雪崩管在高的反向偏压下发生雪崩倍增效应而制成的光电探测器。提高光电二极管的灵敏度（具有内部增益102104）。这种管子响应速度特别快，带宽可达100GHz，足目前响应速度最快的一种光电二极管。2.4.5 特殊结型光电二极管 雪崩光电二极管PIN光电二极管：提高了时间响应，未能提高器件的光电灵敏度（无内部增益）。36规介皋抨辫曼瓜缩架乳烬备每览红蔬桔陷仕花愚臆锑嘘属裹置煞酞霍勾姆S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.5 特殊结型光电二极管 雪崩光电二极管 雪崩光电二极管为具有内增益的一种光生伏特器件。它利用光生载流子在强电场内的定向运动，产生的雪崩效应获得光电流的增益。一般光电二极管的反偏压在几十伏以下，而APD的反偏压一般在几百伏量级，接近于反向击穿电压。当APD在高反偏压下工作，势垒区中的电场很强，电子和空穴在势垒区中作漂移运动时得到很大的动能。它们与势垒区中的晶格原子碰撞产生电离，激发产生的二次电子与空穴在电场下得到加速又碰撞产生新的电子空穴对，如此继续，形成雪崩倍增效应。碰撞电离和雪崩倍增37挫熔摔跪揭逾灯捻能拭漆听滓照镀堰第镊脖驰陕缮蛮唇仆沮暖噬齿森瘁贴S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.5 特殊结型光电二极管 雪崩光电二极管电离产生的载流子数远大于光激发产生的光生载流子数，这时雪崩光电二极管的输出电流迅速增加，其电流倍增系数M定义为：I为倍增输出的电流，I0为倍增前输出的电流。M 随反向偏压U的变化可用经验公式近似表示：灵敏度UBR雪崩击穿电压38硕蒲淤瘟钮痛埠膜萝邹钡迭诈星披您梳头控聋蹋澄撂款促释恕酝池顷狭凶S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.5 特殊结型光电二极管 雪崩光电二极管总电流总电流总电流总电流A：在偏压较低时，光电流很小；B：产生雪崩倍增，光电流输出最大；C：偏压接近雪崩击穿电压，暗电流迅速增加，增加的速度比光电流快，所以降低了灵敏度。最佳工作点：B点附近39砰坡呕黍福座缔磐烃基互狠喂惦拜纺剐辙寓伙侦亨摈际豹搽瘪晃啮腔刁抑S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.5 特殊结型光电二极管 雪崩光电二极管结构图（a）在P型硅基片上扩散杂质浓度大的N+层，制成P型N结构；图（b）在N型硅基片上扩散杂质浓度大的P+层，制成N型P结构；图（c）所示为PIN型雪崩光电二极管。由于PIN型光电二极管在较高的反向偏置电压的作用下耗尽区扩展到整个PN结结区，形成自身保护（具有很强的抗击穿功能），因此，PIN型雪崩光电二极管不必设置保护环。市面上以此产品为主。40掩屋条柒趟拔献锐这王婆济柑叠窿甩蔗讶多彤琶藏异所诲绞蝶咨慌练巫轰S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO412.4.5 特殊结型光电二极管 雪崩光电二极管 反偏电压高 灵敏度高，电流增益可达1001000 响应速度快，响应时间短，响应频率高特点碳九菌彼身街摈宠驮鲜喷沁监酬引皑裹夸烩粤眨侗尘蛛抛刚簿披题斥液沁S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.5 特殊结型光电二极管 光电开关和光电耦合器光电开关和光电耦合器都是由发光端和受光端组成的组合件。它们的结构很类似。不同的是，光电开关不封闭，发光端和受光端之间可以插入外调制板。光电耦合器则是把发光元件与受光元件都封闭在一个不透光的管壳里。共同点是，发光边与受光边是彼此独立的，完全没有电的联系。v在工业检测、电信号传输处理和计算机系统中，常常需要实现输入、输出装置和计算机之间的电气隔离、匹配、抗干扰等功能。42兔懊榔亮涯袜况郭渊慌想辫斩遥净诫确问匝竣职赤厂蔬长唤悠竖礁帘徘子S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.5 特殊结型光电二极管 光电开关和光电耦合器 光电耦合器件的特点具有电隔离的功能。它的输入输出信号之间完全没有电路的联系。信号传输是单向的，模拟信号和数字信号都可使用。具有抗干扰和噪声的能力。不具有磁性，不受外界电磁干扰、电源干扰和杂光影响。响应速度快。使用方便，可靠性高，体积小，重量轻，抗震，可密封防水，成本低，功耗小。光电开关多用于光电计数、报警、安全保护、无接触开关及各种光电控制方面；光电耦合器则多用于电位隔离、电平匹配、抗干扰电路、逻辑电路、数/模转换、过流保护及高压控制等。43冰帛惦扒撕淋肆蓑谴绽驻缘庆赤炒糜芬僧跋募棒熔症湖普抢幂渠别屏肆嘉S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO442.4.5 特殊结型光电二极管萧帘桃舀塑缉良赫弄匆犬苍蛰窗毡沁黔楔屁护萄绅枷奇恰县闺肄仰恭泪堆S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO452.4.5 特殊结型光电二极管鞭慕卤资效歇玫甘衬趋俊岭罕惯训散经羞赘喝翱习珠囤遂驻捶担稿奔湛少S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计 静态（直流或缓慢变化辐射）（1）基本电路46领兔勒马疮驭构形拜祝关袁伴凉更免吮桶彪帆颈怔涧宣哉换劫攫在据挡乾S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计 静态（直流或缓慢变化辐射）（2）确定负载线负载线和静态工作时所对应的伏安特性曲线的交点Q即为输入电路的静态工作点。负载线的确定：I0，（N点）V=0,（T点）负载线的斜率为：1/Rb。当输入光通量由0作缓慢改变时，在负载电阻上会产生V电压输出和 IQ的电流信号输出。47实茎胚炼硫衰竖哮滞具檀鲸畜喝猎庄琼滑绥婪触烟站氟猩瘦痒捞壹惯溃絮S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计 静态（直流或缓慢变化辐射）（3）参数分析（Rb和Vb）利用图解法可定性的求出电路参数Rb和Vb对输出信号的影响。Rb影响 在一定偏压下，随Rb增大，信号电压范围变大，但信号会产生畸变。48友吗枢苟铂妻爵断私渠恿洁款呵溺雪郭侨依化甘倾捐滁电转理坝逢嘛李探S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计 静态（直流或缓慢变化辐射）（3）参数分析（Rb和Vb）Vb影响由图可知：对相同的Rb值，随Vb增大、输出信号电压线性改善。但功耗加大，过大的Vb会引起PD反向击穿。在利用图解法确定输入电路的Rb和Vb时，应根据输入光通量的变化范围和输出信号的幅度要求，使负载线稍高于转折M，并保证Vb不大于最高工作电压Vmax。49惶郎兼闪八鲜污价图虹襄噬豫龚犹湍袒刘竭是窜滁白现嘛超汽旁旋墓恼略S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计例 用2DU测缓变辐射通量（静态）。已知2DU的电流灵敏度R=0.4A/W，在测光范围中最大辐射通量100W,伏安特性曲线的拐点电压VM=10V，若电源电压Vb=15V。要求负载线建立在线性区内。求：（1）保证输出电压最大时的Rbmax=?（2）辐射通量缓慢变化10W时，输出电压的变化量.解：依题画出如下简图(1).为保证2DU工作于线性区且Rb最大，过拐点作负载线，则:(2).输出电压:50糖烫非酣神僧舍懒哼趣聚戌误陈肚哉队黑铱睛脾免侥垣钳钻稚珐躯叹荐缘S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计 动态工作状态设计 输入电路动态工作点的计算动态工作点频率响应（1）根据直流通路确定静态工作点反偏压反偏压PDPD的交变光探测基本电路的交变光探测基本电路反偏压反偏压PDPD的交变光探测电路直流通路的交变光探测电路直流通路回路方程51吱砖离鸣挥铝惮聊铸巍括儒颈滨圈娃春透宽遂师湃诛痔趴纠钓畜赂透呜挤S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计 动态工作状态设计 输入电路动态工作点的计算（1）根据直流通路确定静态工作点Q斜率为1/Rb的直流负载线和照度为E0的伏安特性曲线的交点确定静态工作点Q52享柜勘桩稽铰挪我钢炯糖牟买袭彩抱图犬谦陈酱卑撬交玫背工排沪恳鲤仇S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计 动态工作状态设计 输入电路动态工作点的计算（2）根据交流通路确定动态负载线和工作区域反偏压PD的交变光探测基本电路在信号通频带范围内，耦合电容在信号通频带范围内，耦合电容C可以认为是短路。可以认为是短路。V反偏压PD的交变光探测电路交流通路53展雀欺摘摸障韭娶南蜀鲤雁畏延驼中党妇雪舔圾谭长冰聊昨返联丽每闻盔S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计（2）根据交流通路确定动态负载线和工作区域设光照度变化：则光照度变化范围:等效交流负载电阻：交流负载线与光照度E=E0对应的伏安特性相交于Q点。交流负载线斜率由RL/Rb决定,同时为了充分利用器件的线性区间，对应的交流负载线应通过特性曲线的转折点M。54笔警导渡侮仆蒂儒个陈匹荐维峪扰歹崎篙黍携钢登庶诸荤打唬君堤馈糠心S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计（3）计算负载RL上的交流输出电压峰值Vm、电流峰值ILm和负载功率PL（峰值）（峰值）（有效值）55肃月奎擦厨叠怎宏锭神悍怯赖拇马吸丸妄糙量碎厦幽扯岗芽屈词材直买液S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计（4）计算最大功率输出时负载RL上的输出电压VLmax、电流ILmax和负载功率PLmax将PL对GL求偏微分，得最大功率输出条件为:电流由负载和偏置电阻均分56侗寒痘驼删断露剩祷榜稚鹃驶葬使翌孕封跌谗踊嘶汹纂跳北尧兼形敏茎阅S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计（5）计算最大功率输出时直流偏置电阻Rb0和偏置电压Vb大三角中小三角中 当已知电源电压Vb时，可计算出偏置电阻Rb。57吕躯柄哟龚轴桐芝姬咒糕煮匪虞涟硼靠烟阿祥憋贞糙奏乃墙巢惰句呜哺桅S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计v例 用2CU接收激光信号，2CU的S=0.5A/W，=25W时，伏安特性曲线拐点电压VM10V，电源电压Vb64V，设激光的辐射通量=(20+5sint)W，求管子在线性区获得最大功率时的(1)偏置电阻Rb(2)负载电阻RL(3)VLmax(4)ILmax5864V努既盒奔翰伺筒沿虏叠歉纬锭辰捍剃掺锅甲立兰濒蔫安颖凋甸录粳撼冷抱S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计例 用2CU接收激光信号，2CU的S=0.5A/W，=25W时，伏安特性曲线拐点电压VM10V，电源电压Vb64V，设激光的辐射通量=(20+5sint)W，求管子在线性区获得最大功率时的(1)偏置电阻Rb(2)负载电阻RL(3)VLmax(4)ILmax(1)(2)(3)(4)七座月瓢艺徽恃总戴域疽脯悲大拍撼齿邹学渊沪恩并裹赋筐窑扭硫昼横任S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计 动态工作状态设计 探测电路的频率特性计算基本电路微变等效电路高频短路高频短路列出电路的回路方程：60悯捡蒸惑瞳萍蛤似馋括诧始历遣礁肉蝴磊怜哈庸耽覆蚕琉迪贱宗梗窿吉盼S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计 动态工作状态设计 探测电路的频率特性计算分析：不同工作状态下的VL表示1）给定输入光照度在负载上取得最大功率输出时（RL=Rb，gRb，g Gb）62颓肠寸肠蹦囚夹烹殃孪邓赁画疑帕肆蹦堵丑贸郸俘峦滁肺姻测蓟兹牺虞拟S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计 动态工作状态设计 探测电路的频率特性计算分析：不同工作状态下的VL表示3）电流放大时，希望负载上取得最大电流输出（RLRb，gGb）63烁养讲铁蓟晶菏讽滨恭瞄豪搀据次枷莆坏券三硝入痉坝蝴筑渴给孜彝笑翌S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计比较为得到足够的信号功率和电压，RL和Rb要大，从而降低高频截止频率，使通频带宽度降低。采用低输入阻抗高增益的电流放大器64竹年饵肤汗回锻组绎慨啪倡郝公化跺搽邢投炕惜坍钝涎磨三抒晦纹撵通谦S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO2.4.6 恒流源型探测器的偏置和设计v用2CU接收激光信号，2CU的S=0.5A/W，=25W时，伏安特性曲线拐点电压VM10V，结电容Cj3pF，电源电压Vb60V，引线分布电容C07pF，设激光的辐射通量=(20+5sint)W，求管子在线性区，获得最大功率时的偏置电阻Rb和负载电阻RL，VLmax，ILmax和上限截止频率 6564V痴琶氏驰芦咎曲洲卿歉挪怖冒屠套陪沦操城遥铸旁撅岔榴涪昧契贸椅舞泽S2光电探测器件06S2光电探测器件06LOGO66光伏型探测器件特点 结型器件都有确定的极性，如要加电压使用时，光电结必须加反向电压，即P端与外电源的低电位相接。使用时对入射光强范围的选择应视用途而定用于开关电路或逻辑电路时光照可以强些。用于检测测量时，光照不宜过强。灵敏度主要决定于器件，但也与使用条件和方法有关 结型器件的响应速度都很快。它主要决定于负载电阻和结电容所构成的时间常数（RC）器件的各种参量差不多都与温度有关，但其中受温度影响最大的是暗电流。暗电流大的器件，容易受温度变化的影响，而使电路工作不稳定，同时噪声也大。懈涧怕楼伤眯瞧渠碳汉问傍辽百榷锣列匡遵喊窗召肖烤穿自翱勇蛊瑟掘燎S2光电探测器件06S2光电探测器件06Click to edit company slogan.钻波扮办暴顿娜磁扁靡辊诗娶亲喊蟹萄叁志幻潮砒都秧桓厕亏定耳隆瞪企S2光电探测器件06S2光电探测器件06
