这个光电二极管电路有用吗?

电器工程 运算放大器 光电二极管
2022-01-29 17:02:12

奥利使用这个电路

在此处输入图像描述

在一个答案中,它也在谷歌图片上弹出了很多。但它有效吗?如果确实如此,将欢迎理论解释。

4个回答

据此,即使在其两端电压为零时,光电二极管确实会产生电流。短路电流注意问题图中\$I_S\$的参考方向与二极管\$I_{SC}\$的参考方向相反,因此输出电压为:

\$V_{OUT} = - I_S \cdot R_F = I_{SC} \cdot R_F\$

在此处输入图像描述

我在这里找到了上面的内容。

一个合理的问题是如何在零电压下产生电流

请记住,即使二极管端子短接在一起,也会有一个内部E 场通过耗尽区。简而言之,在耗尽区附近产生的光产生的 EHP 被 E 场分开,导致电荷在 P 侧和 N 侧积累(这就是 \$V_{OC}\$ 的发展方式)。短路允许电流恢复电荷平衡。

在阿尔弗雷德的回答后编辑

经典的反相放大器是这样的:

电路

光电二极管将产生电流,这将导致电阻器上的电压降。具有负反馈的运算放大器将尝试使两个输入相等,因此反相输入将为 0 V,通过电阻器的电流将产生正输出电压。

为什么我认为另一个电路不起作用?如果二极管产生电流,您会认为还有电压降。然后反相输入端的电压将高于零,并且运算放大器试图纠正这一点,将看到其输出一直下降到负轨。

然而,Alfred 的图表显示,输入可以被输出驱动到 0 V。它要求二极管两端的电压可以降至零,同时仍有电流。这是来自此文档的另一个图表,它证实了 Alfred 的回答:

在此处输入图像描述

您答案中的电路依靠光电效应来放大二极管产生的光电流和跨阻放大器。

您问题中的电路依赖于光伏效应,但电流方向错误(考虑带有单个二极管的太阳能电池),并且仅在有限增益下才有意义(即电阻与阴极串联)。还有一个与二极管并联的隐含光电流源。

我不知道光电二极管作为光伏源的效率有多高,但我怀疑不是。


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光伏放大电路

再三考虑,R1 不是必需的,因为即使二极管短路,光电流仍会流动(再次考虑短路太阳能电池)。

我从 p253 电路 J,“电子艺术”,1989 年版中得到了下面的电路思想。Sharp 应用笔记还在 +Vin 上为运算放大器和光电晶体管使用了一个电阻器,但没有解释它的作用。

我在有和没有底部电阻的情况下测试了下面的电路:当我在底部电阻上拉出短路时,我看不到任何效果:甚至增益都没有变化。我在非常低的光级脉冲下进行测试,使用常规的 850 nm 和 830 nm 二极管作为“光电二极管”。当“光电二极管”与本页图表相反时,我得到了更好的检测。这可能仅在低光照水平(小于 1 mW/cm^2)中很重要。当二极管的方向如本页所示时,输出没有反转,这与每个人的评论相矛盾。也许光电二极管制造商声明的方向与实际相反。反馈电阻上的 0.0001 至 0.0047 uF 电容器有助于减少脉冲尖峰,但在非常低的光照水平下会使尖峰变得更糟。

使用带有运算放大器的反向偏置 880 nm 光电晶体管(夏普应用笔记上的图 13)和 830 nm 二极管提供光,如果脉冲更多,则在低光水平下的工作效率比普通 830 nm LED 作为检测器好约 10 倍大于约 1 ms,并且如果使用了反馈电阻上的电容器。似乎可以进行 0.01 mW/cm^2 检测。

运算放大器是 JFET,用于非常低的输入电流。

非常灵敏的光电探测器