为什么光电二极管的电压会“反弹”?

电器工程 光电二极管 去抖
2022-01-25 10:41:55

我已经设置了一个 BPW-21 光电二极管,如下所示:

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光电二极管由振荡的激光束激活。当激光束落在光电二极管上时,我希望在 A 点得到一个干净的 +5V 到 0V 的过渡,而当激光离开光电二极管时,得到一个 0V 到 +5V 的过渡。然而,我在示波器上实际得到的是多个 0V 到 +5V 的转换,持续几百微秒,然后才稳定到预期的电压。一些示例跟踪如下:

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我的问题:为什么 A 点的电压会“反弹”?在稳定到预期值之前,光电二极管中发生了什么使电压在 + 到 +5V 之间反弹?有任何想法吗

阿布舍克

4个回答

半导体激光效应由载流子密度和光子密度的两个耦合偏微分方程,即速率方程来描述

这些方程的解导致非线性电流强度关系,当二极管开启时引起弛豫振荡。

请参见此处或下图:( 图片来源:文档 第 45 页)激光二极管弛豫振荡

而你看到的正是信号上升沿附近的这种振荡。

可能是运动。可能在激光源处,但也可能在光电二极管端,即使某处的风扇也会导致灵敏度。

但是,如果您没有光圈或光圈错误,则当激光穿过传感器的金属护罩或在装置内部反射时,也可能会导致杂散的激光路径到达传感器。

如果您有任何其他类型的光学窗口,激光也可以在其中反弹。

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探测器电路的过度敏感也会让你感到悲伤。为获得最佳结果,您希望检测器电路在完全曝光时为您提供 80-90% 的摆动,而不是淹没这将为您提供足够的容差,使其能够在各种设备和电源条件下工作,同时仍为您提供足够的信号范围以使用适当的滞后。

普通的留言:

人们经常认为他们需要使用精确激光进行位置检测,因为他们认为激光很棒。事实是,除非您想将某物定位在距离小于 1 毫米的精度,否则使用激光实际上会比使用较少的柱状光源给您带来更多的痛苦。

对于激光,对齐两端很重要。使用简单的光源和适当孔径的接收器,您只需准确定位接收器。

激光往往会弹跳。在某些情况下,激光实际上会在您要测量的物体周围反弹,但最终仍会落在传感器上。更糟糕的是,它们实际上会在您的传感器内反弹。

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如果激光器和接收器相距几米,您可能会遇到热问题。由于它们所附着的任何物体的热膨胀,它们之间的相对运动会导致激光完全错过目标。事实上,保持两端机械耦合通常是一个问题。

在许多情况下,我发现实际散焦激光是谨慎的做法,以便它以四分之一大小的光点到达接收器端。探测器上的光圈对于手头的任务来说足够准确,但对齐和振动问题消失了。

有机械运动。那可能会有振动。

光电二极管输出----您所显示的----是轨到轨的,因为激光非常强烈。在激光和 PD 之间放置一个过滤器,以便更好地了解到达的能量。

我怀疑激光束可能小于 PD 的面积。如果是这种情况,那么当光束穿过该区域时,它的某些部分可以导通,然后不导通,导致明显的“弹跳”,直到激活足够的 PD 以打开二极管。在它离开的过程中,效果会重复,直到光束离开 PD 的所有区域。这可以通过保持光束稳定并使用某些东西来中断其路径而不是移动它穿过 PD 来验证。