在过去的两天里，我一直在尝试用光电二极管和光电晶体管自己做一个非常低光的项目。这适用于像我自己和原始海报这样的人，他们正在将没有光电倍增管的光检测推向极限（低于 0.1 mW/cm^2）。
我查看了第一个接收器模块，它的最小辐照度检测为 0.2 mW/m^2，这大约是分立光电二极管和光电晶体管的 10,000 倍（能力较差）（也许它们的意思是 cm^2 而不是 m^2？ ）。根据“电子艺术”（第 996 页每 uW 光 1 uA），对于非常低的光照水平，两者都没有好处，由于漏电流和噪声，完全无法接近人眼可以做的事情。他描述了使用光电倍增管，如果您的光照水平太低，可能需要使用光电倍增管。然而，在光线充足的房间里，通过我的手指照射光线，我能够看到我的眼睛在示波器上无法检测到的东西（使用光电二极管或光电晶体管）。
假设他的每 uW 1 uA 是正确的，这里有一个例子：一个 5 mm 的光电二极管和光电晶体管的面积为 20 micro m^2。因此 1 uW/m^2（中午阳光的 1/1000）将产生 20 uA（根据 Art of Electr）。[[ 正午阳光的 1/1000 是 1 W/m^2，其强度约为 1 米处的 20W 白炽灯的两倍（6W 光输出到周围球体的 12 m^2 表面积）。]]
但是，我的 880nm 光电晶体管数据表显示 1W/m^2 (0.1 mW/cm^2) 时为 600 uA，是 30 倍以上。这假设所有的光都在二极管结的有效范围内。
夏普有一个更好的应用笔记，但似乎缺乏解释哪种设计最适合哪种情况。图 13 最适用于原始海报和我需要的东西，图 10B 很有趣，但我不知道他们所说的“改善响应”是什么意思。 http://physlab.lums.edu.pk/images/1/10/Photodiode_circuit.pdf
当与运算放大器一起使用时，光电晶体管可能无法在非常低的光照水平下获得与光电二极管一样好的增益，因为它使用“便宜”的方法来获得其初始增益（晶体管而不是运算放大器）。我怀疑带有 JFET 运算放大器（非常低的输入电流）的光电二极管最终会提供更高的增益和更少的噪声。在任何情况下，具有最大光接收区域的光电二极管或光电晶体管可能具有最佳的检测低光水平的能力，但这也可能会成比例地增加噪声和泄漏，它们通常是潜在的问题。所以这种类型的光检测是有限制的，理想高效的光电晶体管和光电二极管在与运算放大器一起使用时可能最终同样好，但理论上我怀疑光电二极管要好一些。
对于双电源运算放大器，您可以使用“低”值电阻对（两个 1k 用于 10V Vcc 以获得 5 mA 偏置）来分离电压，为 +Vin 创建一个假接地。
我发现反馈电阻的 R=1M 比 R=4.7M 要好得多。Forrest Mimms 在他的简单光电书中使用了一个 10 M 和一个平行 0.002uF 和一个太阳能电池，而不是一个光电晶体管或光电二极管，用于“极端”低光水平”（也许太阳能电池更适合您的应用）似乎所有 PN结似乎在某种程度上像太阳能电池一样工作，正如我读到的使用透明外壳的小信号二极管来检测光。我使用普通的 830 nm LED 作为我的“光电二极管”。
您使用的任何 5 毫米光学二极管的镜头角度都会产生很大的不同。+/-10 度的灵敏度大约是 +/-20 度的 4 倍......如果光源来自小于 +/-10 度。如果光源是前面 +/-20 度的大区域，则没关系。
我测试了下面的两个电路。我可以在光电晶体管的 Vo 上检测到 0.3V、5 ms 的脉冲，这意味着 0.3 uA，这意味着 0.05 uW/cm^2 如果我对数据表的读取是正确的并且它一直保持线性（大 ifs）一直下降到 0.3uA。也许是 5 uW/cm^2。如果 0.05 uW/cm^2 是正确的，那么现成的 830 LED 读数会下降到 0.5 uW/cm^2。我通过 1 cm 的组织（我的手指）照射 10 mW 830 nm 的光。我知道，如果我正在使用的光线水平是红色的，它就几乎看不到了。下面的链接显示了使用带有光电二极管的 500 M 欧姆反馈，表明光照水平要低得多。注意他们的光电二极管的方向，这与我的 LED 相同（从大多数互联网链接向后）。这样我得到了更好的结果。
http://www.optics.arizona.edu/palmer/OPTI400/SuppDocs/pd_char.pdf
