整理好的光电二极管电路
光电二极管并联
光电二极管并联光电二极管并联是一个用于光电探测的电路设计，其中两个或多个光电二极管被连接在一起，以便在检测光源时能够提高灵敏度和响应时间。
在这种电路中，每个光电二极管都能单独感知光源的降临，而将它们并联在一起可以增加电路的整体响应性并减少信号噪音。
光电二极管是一种能够将光能转化为电能的电子器件。
它们由两种不同类型的半导体材料组成，其中一个材料富含电子，另一个材料则缺少电子。
当光线照射到这些材料上时，能量激发了其内部的电子，这些激发了的电子通过二极管构成的结合流动，理想情况下可以生成一个强电信号。
在光电二极管中并联多个元件可以提高灵敏度，这是因为如果有更多的传感器可以检测到同一光源，那么它们将能够检测到更大的电场值。
例如，一个单独的光电二极管受到的光线可能较弱，不足以产生响应，但是如果其与其他光电二极管连接在一起，那么它们的信号将被合并并放大，在检测到较弱的光时会更加敏感。
这使得光电二极管并联在检测低光强度物体和低光强度环境中非常有效，并广泛应用于科学、医疗、军事和航空等领域。
另外，将光电二极管并联在一起也可以提高响应时间。
每个光电二极管都有一个响应延迟时间，这是指从光源照射到其内的电子流动所需的时间。
但是，使用并联电路时，如果任意一台设备检测到光源，将会立刻触发整个电路的响应，从而减少了每个光电二极管响应所需的时间。
这使得光电二极管并联在需要快速响应的应用中非常重要，例如安全系统和医疗设备等。
当设计光电二极管并联电路时，需要注意一些关键问题，以确保其能够正常工作和优化性能。
例如，必须确保所有光电二极管连接在一起的位置非常接近，这可以减少连接导线的长度并提高能量传输效率。
此外，还要确保各个光电二极管之间存在电流平衡，这可以通过调整并联电路中细节或使用限流测试来实现。
总之，光电二极管并联是一种可靠和高效的光电探测电路设计，它可以提高电路的灵敏度和响应时间，以便有效检测低光强度物体和环境。
在设计该电路时，应注意一些关键问题，以确保其正常工作并优化电路性能。
光电二极管检测电路的组成及工作原理
光电二极管及其相关地前置放大器是基本物理量和电子量之间地桥梁.许多精密应用领域需要检测光亮度并将之转换为有用地数字信号.光检测电路可用于CT扫描仪、血液分析仪、烟雾检测器、位置传感器、红外高温计和色谱分析仪等系统中.在这些电路中,光电二极管产生一个与照明度成比例地微弱电流.而前置放大器将光电二极管传感器地电流输出信号转换为一个可用地电压信号.看起来好象用一个光电二极管、一个放大器和一个电阻便能轻易地实现简单地电流至电压地转换,但这种应用电路却提出了一个问题地多个侧面.为了进一步扩展应用前景,单电源电路还在电路地运行、稳定性及噪声处理方面显示出新地限制.本文将分析并通过模拟验证这种典型应用电路地稳定性及噪声性能.首先探讨电路工作原理,然后如果读者有机会地话,可以运行一个SPICE模拟程序,它会很形象地说明电路原理.以上两步是完成设计过程地开始.第三步也是最重要地一步<本文未作讨论）是制作实验模拟板.1 光检测电路地基本组成和工作原理设计一个精密地光检测电路最常用地方法是将一个光电二极管跨接在一个CMOS输入放大器地输入端和反馈环路地电阻之间.这种方式地单电源电路示于图1中.在该电路中,光电二极管工作于光致电压<零偏置）方式.光电二极管上地入射光使之产生地电流I SC从负极流至正极,如图中所示.因为CMOS放大器反相输入端地输入阻抗非常高,二极管产生地电流将流过反馈电阻R F.输出电压会随着电阻R F两端地压降而变化.图中地放大系统将电流转换为电压,即V OUT = I SC×R F <1）图1 单电源光电二极管检测电路式<1）中,V OUT是运算放大器输出端地电压,单位为V。
I SC是光电二极管产生地电流,单位为A。
R F是放大器电路中地反馈电阻,单位为W .图1中地C RF是电阻R F地寄生电容和电路板地分布电容,且具有一个单极点为1/<2p R F C RF）.用SPICE可在一定频率范围内模拟从光到电压地转换关系.模拟中可选地变量是放大器地反馈元件R F.用这个模拟程序,激励信号源为I SC,输出端电压为V OUT.此例中,R F地缺省值为1MW ,C RF为0.5pF.理想地光电二极管模型包括一个二极管和理想地电流源.给出这些值后,传输函数中地极点等于1/<2p R F C RF）,即318.3kHz.改变R F可在信号频响范围内改变极点.遗憾地是,如果不考虑稳定性和噪声等问题,这种简单地方案通常是注定要失败地.例如,系统地阶跃响应会产生一个其数量难以接受地振铃输出,更坏地情况是电路可能会产生振荡.如果解决了系统不稳定地问题,输出响应可能仍然会有足够大地“噪声”而得不到可靠地结果.实现一个稳定地光检测电路从理解电路地变量、分析整个传输函数和设计一个可靠地电路方案开始.设计时首先考虑地是为光电二极管响应选择合适地电阻.第二是分析稳定性.然后应评估系统地稳定性并分析输出噪声,根据每种应用地要求将之调节到适当地水平.这种电路中有三个设计变量需要考虑分析,它们是：光电二极管、放大器和R//C反馈网络.首先选择光电二极管,虽然它具有良好地光响应特性,但二极管地寄生电容将对电路地噪声增益和稳定性有极大地影响.另外,光电二极管地并联寄生电阻在很宽地温度范围内变化,会在温度极限时导致不稳定和噪声问题.为了保持良好地线性性能及较低地失调误差,运放应该具有一个较小地输入偏置电流<例如CMOS工艺）.此外,输入噪声电压、输入共模电容和差分电容也对系统地稳定性和整体精度产生不利地影响.最后,R//C反馈网络用于建立电路地增益.该网络也会对电路地稳定性和噪声性能产生影响.2 光检测电路地SPICE模型2.1 光电二极管地SPICE模型一个光电二极管有两种工作方式：光致电压和光致电导,它们各有优缺点.在这两种方式中,光照射到二极管上产生地电流I SC方向与通常地正偏二极管正常工作时地方向相反,即从负极到正极.光电二极管地工作模型示于图2中,它由一个被辐射光激发地电流源、理想地二极管、结电容和寄生地串联及并联电阻组成.图2 非理想地光电二极管模型当光照射到光电二极管上时,电流便产生了,不同二极管在不同环境中产生地电流I SC、具有地C PD、R PD值以及图中放大器输出电压为0~5V所需地电阻R F值均不同,例如SD-020-12-001硅光电二极管,在正常直射阳光<1000fc[英尺-烛光]）时,I SC=30m A、C PD=50pF、R PD=1000MW 、R F=167kW 。
光电二极管阵列使用方法
光电二极管阵列使用方法
光电二极管阵列是一种常见的光电检测器件，其可广泛应用于工业控制、光电
传感、光通信等领域。
下面将介绍光电二极管阵列的使用方法。
1. 预备工作：首先，检查所使用的光电二极管阵列是否完好无损，检查接线是
否正确。
确保光电二极管阵列的接口与使用设备的接口相匹配。
2. 光源选择：根据实际需求选择合适的光源。
光源可以是LED灯、激光器等，在选择光源时需确保其波长与光电二极管阵列的响应波段相一致。
3. 连接光源：将选择的光源适当连接到光电二极管阵列的输入端。
确保连接的
稳固可靠，防止接触不良导致信号干扰。
4. 输出信号采集：将光电二极管阵列的输出端连接至信号采集设备。
可以使用
模数转换器、数据采集卡等设备来采集光电二极管阵列的输出信号。
5. 灵敏度调节：根据实际需求，调整光电二极管阵列的灵敏度。
灵敏度可以通
过调整光电二极管阵列的工作电压、工作电流以及配套电路等来实现。
6. 实时检测：开启光源，观察光电二极管阵列的输出信号。
根据不同实际应用
需求，可以使用示波器、数据采集软件等设备来实时检测并记录输出信号的变化。
7. 维护保养：定期清洁光电二极管阵列的表面，防止灰尘或污渍影响其工作效果。
此外，定期检查连接线路是否松动，保证设备的正常工作。
光电二极管阵列的使用方法需要根据不同的应用场景进行调整和优化。
以上介
绍的步骤是基本的使用指南，希望能对您有所帮助。
请确保在操作光电二极管阵列时注意安全，避免触电和光源对眼睛的伤害。
硅光电二极管 电路
硅光电二极管电路硅光电二极管是一种常用的光电转换器件，具有广泛的应用领域。
本文将分享有关硅光电二极管的基本原理、工作原理、特性及其应用。
硅光电二极管是一种基于硅材料制备的光电转换器件。
硅材料具有良好的光电特性，因此能够将光信号转化为电信号，从而实现信息的检测和处理。
硅光电二极管通常由PN结构组成，其中P区富含正电荷，N区富含负电荷。
在工作原理方面，当光线照射到硅光电二极管的PN结上时，光子能量会激发硅材料中的电子从价带跃迁到导带，形成电子-空穴对。
这些电子-空穴对在电场的作用下会形成光生载流子，最终形成电流输出。
由于光子能量与光子频率成正比，因此硅光电二极管对特定波长的光线具有较高的灵敏度。
硅光电二极管具有多种特性，首先是宽波长响应范围。
由于硅材料对于不同波长的光线都有较高的吸收能力，硅光电二极管能够检测到从红外到紫外等广泛光谱范围内的光信号。
其次，硅光电二极管具有快速的响应速度。
由于硅材料具有较高的载流子迁移速度，硅光电二极管的响应速度较快，能够适应高速光信号的检测需求。
此外，硅光电二极管还具有较低的暗电流和噪声，从而提高了信号的检测精度。
硅光电二极管在众多领域具有重要的应用价值。
例如，光通信领域中，硅光电二极管常被用于接收和检测光信号，实现光信号的高速传输。
此外，在光电检测领域，硅光电二极管广泛应用于光谱分析、气体检测及光电子学等领域，实现对光信号的定量测量和分析。
此外，硅光电二极管还可以应用于生物医学领域，用于实现光疗、荧光检测及细胞成像等应用。
总之，硅光电二极管作为一种重要的光电转换器件，在各个领域都有广泛的应用。
其基本原理、工作原理、特性以及应用领域的介绍，将有助于我们更好地理解和应用硅光电二极管。
光电二极管检测电路的工作原理及设计方案
光电二极管检测电路的工作原理及设计方案目录一、内容描述 (2)二、光电二极管基本知识 (3)1. 光电二极管的工作原理 (4)2. 光电二极管的特性与参数 (4)三、光电二极管检测电路的工作原理 (6)1. 光电检测电路的基本概念 (7)2. 光电检测电路的工作原理详解 (7)四、设计方案 (9)1. 设计目标及要求 (10)2. 电路设计 (11)（1）电路拓扑结构 (12)（2）元器件选择与参数设计 (13)3. 信号处理与放大电路 (15)（1）信号输入与处理电路 (16)（2）信号放大电路 (17)4. 电源及辅助电路设计 (18)（1）电源电路设计 (20)（2）保护及指示电路设计 (21)五、实验验证与优化 (22)1. 实验设备与工具准备 (23)2. 实验操作流程及步骤说明 (24)3. 数据记录与分析处理 (25)4. 电路性能评估与优化建议 (26)六、实际应用场景及推广价值 (27)1. 实际应用场景分析 (28)2. 推广价值及市场前景展望 (29)七、总结与展望 (30)一、内容描述光电二极管检测电路是一种基于光电效应工作的电子检测电路，主要用于检测光信号的强度或光照度。
该电路通过光电二极管将光信号转换为电信号，进而实现对光信号的测量、监控和控制。
本文将详细介绍光电二极管检测电路的工作原理及设计方案。
在光电二极管检测电路中，光电二极管作为核心元件，其工作原理主要基于光电效应。
当光线照射到光电二极管时，光子能量被材料中的电子吸收，从而使电子从价带跃迁到导带，形成电子空穴对，产生光生电流。
通过测量光生电流的大小，可以反映光照度的强弱。
根据不同的应用场景和需求，光电二极管检测电路的设计方案也有所不同。
常见的设计方案包括：直接测量法：通过测量光电二极管产生的光生电流来直接反映光照度。
这种方法简单直观，但受限于光电二极管的响应速度和灵敏度，适用于低光照度测量。
信号放大法：通过对光电二极管产生的光生电流进行放大处理，可以提高测量灵敏度和精度。
光电二极管特性测试及其变换电路
光电二极管特性测试及其变换电路1实验目的(1)学习掌握光电二极管的工作原理(2)学习掌握光电二极管的基本特性(3)掌握光电二极管特性测试的方法(4)了解光电二极管的基本应用2实验内容(1)光电二极管暗电流测试实验(2)光电二极管光电流测试实验(3)光电二极管伏安特性测试实验(4)光电二极管光电特性测试实验(5)光电二极管时间特性测试实验(6)光电二极管光谱特性测试实验3实验仪器(1)光电器件实验仪1台(2)示波器1台(3)万用表1个(4)计算机1套4实验原理光电二极管又称光敏二极管。
制造一般光电二极管的材料几乎全部选用硅或锗的单晶材料。
由于硅器件较锗器件暗电流、温度系数都小得多,加之制作硅器件采用的平面工艺使其管芯结构很容易精确控制，因此,硅光电二极管得到了广泛应用。
光电二极管的结构和普通二极管相似，只是它的PN结装在管壳顶部，光线通过透镜制成的窗口，可以集中照射在PN结上，图1（a）是其结构示意图。
光敏二极管在电路中通常处于反向偏置状态，如图1（b）所示。
（a）结构示意图（b）基本电路图1 光电二极管结构图PN结加反向电压时，反向电流的大小取决于P区和N区中少数载流子的浓度，无光照时P区中少数载流子(电子)和N区中的少数载流子(空穴)都很少，因此反向电流很小。
但是当光照射PN结时，只要光子能量hv大于材料的禁带宽度，就会在PN结及其附近产生光生电子—空穴对，从而使P区和N区少数载流子浓度大大增加。
这些载流子的数目，对于多数载流子影响不大，但对P区和N 区的少数载流子来说，则会使少数载流子的浓度大大提高，在反向电压（P区接负，N区接正）作用下，反向饱和漏电流大大增加，形成光电流，该光电流随入射光照度的变化而相应变化。
光电流通过负载R L时，在电阻两端将得到随人射光变化的电压信号如果入射光的照度改变，光生电子—空穴对的浓度将相应变动，通过外电路的光电流强度也会随之变动，光敏二极管就把光信号转换成了电信号。
光电二极管的应用电路
1. Low noise light-sensitive preamplifierUsed in receivers for spatial light transmission and optical remote control. A reverse bias is applied to the photodiode to improve frequency response. This circuit outputs an amplified signal from the FET drain, but signals can also be extracted from the source side for interface to the next stage circuit with low input resistance.KPDC0014ED2. Low-level-light sensor headThe whole circuit is housed in a metallic shield box to eliminate external EMI (electromagnetic interference). The photodiode window size should be as small as possible. Use of an optical fiber to guide the signal light into the shield box is also effective in collecting light. If dry batteries are used and housed in the same shield box to supply power to the operational amplifier, noise originating from the AC source can be eliminated and the S/N ratio will be further improved.KPDC0016ED3. Light balance detection circuitThe output voltage Vo of this circuit is zero if the amount of light entering the two photodiodes PD 1 and PD 2 is equal. The photoelectric sensitivity is determined by the feedback resistance. By placing two diodes D in reverse parallel with each other, Vo will be limited to about ±0.5 V (maximum) in an unbalanced state, so that the region around a balanced state can be detected with high sensitivity. Use of a quadrant photodiode allows two-dimensional optical axis alignment.KPDC0017EB4. LuxmeterThis is an illuminometer using a visual-compensated photodiode S7686 and an operational amplifier. A maximum of 5000 lx can be measured with a voltmeter having a 5 V range. It is necessary to use an operational amplifier which can operate from a single voltage supply with a low bias current.A standard lamp should be used to calibrate the illuminometer. If no standard lamp is available, an incandescent lamp of 100 W can be used for approximate calibrations. To make calibrations, first select the 1 mV/lx range in the figure at the right and short the wiper terminal of the 500 9 variable resistor VR and the output terminal of the operational amplifier. Adjust the distance between the photodiode and the incandescent lamp so that the voltmeter reads 0.38 V . At this point, illuminance on the S7686 photodiode surface is about 100 lx . Then open the shorted terminals and adjust VR so that the voltmeter reads 1.0 V . Calibration has now been completed.KPDC0018ECVoR PD : High-speed PIN photodiodes (S5052, S2506-02,S5971, S5972, S5973, etc.)R L : Determined by sensitivity and time constant of Ct of photodiode R S : Determined by operation point of FET FET: 2SK152, 2SK192A, 2SK362, etc.Bold lines should be within guarded layout or on teflon terminals.A 1:AD549, etc.Rf : 10 G 9 Max. A 2 :OP07, etc.S : Low-leakage reed relay Cf :10 to 100 pF, polystyrene capacitor PD: S1226/S1336/S2386 series, etc.PD: S1226/S1336/S2386 series, etc.A : LF356, etc.D : ISS270A, etc.Vo=Rf × (Isc 2 - Isc 1) (V) (Vo < ±0.5 V)When the amount of light entering the two photodiodes is equal, the output voltage Vo will be zero. In unbalanced state, Vo will be ±0.3 to 0.5 V. This circuit can be used for light balance detection between two specific wavelengths using optical filters.IC : ICL7611, TLC271, etc.PD: S7686 (3.8 µA/100 lx)* Meter calibration potentiometer15. Light sensor using high-speed operational amplifier (1)This circuit uses a high-speed photodiode applied at a reverse voltageand a current-to-voltage conversion operational amplifier. The timeresponse of the circuit greatly depends on the time constant of thefeedback resistance Rf and its parallel stray capacitance. To minimize theeffect of this time constant, two or more resistors are connected in seriesas the feedback resistance to disperse the parallel stray capacitance. Useof chip resistors as the feedback resistance will be effective in reducingthe stray capacitance.KPDC0020EE 6. Light sensor using high-speed operational amplifier (2)This light detection circuit uses a high-speed, current-feedback operationalamplifier, and allows direct connection to a coaxial cable. Because this circuitperforms signal amplification after current-to-voltage conversion by loadresistance R L, there will be no detrimental effects which result from a phaseshift in the amplifier.As with the circuit 5., two or more resistors are used as the feedbackresistance to disperse parallel stray capacitance in the resistors. A ceramiccapacitor of 0.1 µF is connected to the power supply pin of the IC, and shouldbe grounded at a minimum distance. For bandwidths over 100 MHz, use ofchip resistors and capacitors is recommended to reduce the entire circuit sizeand suppress the undesired effects of lead inductance of each component.Performance can also be improved by using a ground plane structure in whichthe entire copper foil surface on the PCB is used at the ground potential.KPDC0015ED 7. Light-to-logarithmic-voltage conversion circuitThe output voltage of this circuit is proportional to the logarithmic changein the detected light level. A base-emitter junction of small signaltransistors or a diode between the gate-source of junction FETs can beused as the log diode D1. I B is the current source that supplies the logdiode with a bias current. If I B is not present, the circuit will be unstable orlatched up when Isc by the incident light decreases to zero.KPDC0021EA 8. High-speed light detector using PIN photodiodeThis circuit uses no active components. Since no signal amplification isperformed, this circuit is mainly used for detection at relatively highlight levels. The impedance matching load resistance of 50 9 can bedirectly connected to the 50 9 input terminal of an oscilloscope or othermeasurement equipment.High-speed photodiodes designed for the GHz range can be used withthis circuit. A chip capacitor should be used as the bypass capacitor C.The photodiode leads and the conductors of the coaxial cable where high-frequency current flows should be made as short as possible. Since thesignal current flows instantaneously to the load from the capacitor C in thefigure, it is necessary to select the capacitance that supplies thecorresponding electric charge.In the figure at the right, if the cable is not terminated, the centerconductor is charged up at the power supply potential. If a high reverse bias is used, sufficient caution must be taken not to exceed the maximum rating of the input circuit of the measurement equipment, otherwise the equipment may be damaged.KPDC0022EDD1: Diode of low dark current and low series resistanceI B: Current source for setting circuit operation point, I B<< IscR: 1 G to 10 GΩI O: D1 saturation current, 10-15 to 10-12 AA: FET input Op-ampVo = -0.06 log + 1( ) [V]Isc + I BI O..VoPD: High-speed PIN photodiodes(S5052, S5971, S5972, S5973, etc.)Rf: Two or more resistors are connected in series to eliminate parallel capacitance.A: AD743, LT1360, HA5160, etc.V OPD: High-speed PIN photodiodes(S5052, S5971, S5972, S5973, etc.)R L , R, Rf: Determined by recommended conditions of the operational amp A: AD8001, etc.Vo= Isc × R L × (1 + ) [V]RfR50 Ω COAXIAL SMA COAXIALPD: High-speed PIN photodiodes (S5052, S5971, S5972, S5973, etc.)R: 10 kΩ, Voltage drop by photocurrent should be sufficiently smaller than V R.C: 0.1 µF ceramic capacitorThe leads of PD and C from coaxial cable should be as short as possible.(Chip components are recommended.)29. CT scanner, X-ray monitorIn this application, scintillators are used to convert gamma-ray or X-ray into UV or visible light which is detected by the photodiode coupled to the scintillator. Reflecting material is used to wrap the scintillator to prevent background light from entering the photodiode through the scintillator. At the same time, the aluminum foil collects the generated light effectively onto the photodiode.Beta-ray can also be detected with the same circuit configuration. However, it is necessary to use a light-shielding material which permits efficient transmission of beta-ray.KPDC0023EC10. Gamma-ray, X-ray detectorWhen radiation is absorbed or scattered in a photodiode, a charge isgenerated at that portion. This charge can be output to an external circuit just as with detection of light. A 1 used in this circuit is a charge amplifier which converts a charge generated through the above process into a voltage pulse. An operational amplifier with a large slew rate but small bias current should be selected for A 1. Use of a photodiode with smaller active area offers a small junction capacitance and thus provides a large output pulse, although at the expense of detection efficiency. As in the case of 9., reflecting material or similar material should be used to shield background light.KPDC0024EB11. Light absorption meterThis is a light absorption meter using a processor module (A in the figure)which provides a logarithmic ratio of two current inputs. By measuring and comparing the light intensity transmitting through a sample with two photodiodes, a voltage output corresponding to light absorbance by the sample can be obtained. To make measurements, the incident aperture should first be adjusted so that the amount of light entering the two photodiodes or photocurrent is equal. Next, the sample is placed on the light path of one photodiode as shown in the figure. At this point, the absorbance A by the sample can be directly read as A= -Vo (V) on the voltmeter. For example, when a sample with an absorbance of 1 (transmittance 10 %) is detected, the output voltage will be -1 V . If a filter is interposed as shown in the figure, the absorbance of specific light spectrum or monochromatic light can be measured.KPDC0025EC12. Total emission measurement of LEDThis circuit is used to measure the amount of light emitted from an LED. Since the emitting spectral width of LEDs is usually as narrow as about 50 nm, the amount of the LED emission can be calculated from the photodiode radiant sensitivity at a peak emission wavelength of the LED. In the figure at the right, the inner surface of the reflector block B is mirror-processed so that it reflects the light emitted from the side of the LED towards the photodiode. Therefore, the total amount of the LED emission can be detected by the photodiode.KPDC0026EAA : Ammeter, 1 to 10 mA PD:S2387-1010RB :Aluminum block, inner metal plating Po :Total emission Po = Isc/S [W]Refer to the spectral response chart for the photo sensitivity S of the photodiode.Example: S=0.58 A/W (λ=930 nm)..PD with scintillator : S8559, S8193, etc. Rf : 10 M to 100 M Ω A : FET operational amp Scintillator : CsI (Tl), ceramic scintillator, etc.PD : S3590 series, etc.A 1, A 2: LF442e o: Several mV to tens of mV for cobalt 60A : Analog Devices 755N/P, etc.PD: S5870, etc.Vo: Vo=log (Isc 1/Isc 2) [V]Absorbance A by the sample can be read as A = -Vo (V) when Isc 1is equal to Isc 2 without the sample.e o3HAMAMA TSU PHOTONICS K.K., Solid State Division1126-1 Ichino-cho, Higashi-ku, Hamamatsu City, 435-8558 Japan, T elephone: (81) 53-434-3311, Fax: (81) 53-434-5184, U.S.A.: Hamamatsu Corporation: 360 Foothill Road, P .O.Box 6910, Bridgewater, N.J. 08807-0910, U.S.A., T elephone: (1) 908-231-0960, Fax: (1) 908-231-1218Germany: Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH: Arzbergerstr. 10, D-82211 Herrsching am Ammersee, Germany, T elephone: (49) 08152-3750, Fax: (49) 08152-2658France: Hamamatsu Photonics France S.A.R.L.: 19, Rue du Saule T rapu, Parc du Moulin de Massy, 91882 Massy Cedex, France, T elephone: 33-(1) 69 53 71 00, Fax: 33-(1) 69 53 71 10United Kingdom: Hamamatsu Photonics UK Limited: 2 Howard Court, 10 T ewin Road, Welwyn Garden City, Hertfordshire AL7 1BW, United Kingdom, T elephone: (44) 1707-294888, Fax: (44) 1707-325777North Europe: Hamamatsu Photonics Norden AB: Smidesv ägen 12, SE-171 41 Solna, Sweden, T elephone: (46) 8-509-031-00, Fax: (46) 8-509-031-01Italy: Hamamatsu Photonics Italia S.R.L.: Strada della Moia, 1/E, 20020 Arese, (Milano), Italy, T elephone: (39) 02-935-81-733, Fax: (39) 02-935-81-741Information furnished by HAMAMA TSU is believed to be reliable. However, no responsibility is assumed for possible inaccuracies or omissions.Specifications are subject to change without notice. No patent rights are granted to any of the circuits described herein. ©2008 Hamamatsu Photonics K.K.Cat. No. KPD1043E06J an . 2008 DN13. Light integration circuitThis circuit is used to measure the integrated power or average power of a light pulse train with an erratic pulse height, cycle and width. The integrator A in the figure accumulates photocurrent generated by each light pulse in the integration capacitance C. By measuring the output voltage Vo immediately before reset, the average output current Isc can be obtained from the integration time t and the capacitance C. A low dielectric absorption type capacitor should be used as the capacitance C to eliminate reset errors. The switch S is a C-MOS analog switch.KPDC0027EA14. Light-to-frequency conversion circuitMaking use of a C-MOS timer IC, this circuit generates pulses at a frequency proportional to the amount of light. The capacitance C is charged with a constant current Isc generated from the photodiode. When the potential of C increases and reaches 2/3 of the supply voltage, the timer IC allows C to begin discharging and its potential lowers. This discharge will stop when the potential of C lowers to 1/3 of the supply voltage. For the calculation in the figure, the output pulse low duration is ignored as it is very short. The duration is C × 100 k 9.While repeating the above process, the timer IC generates square wave pulses whose frequency is proportional to the amount of detected light. Since the reference voltage is created by dividing the supply voltage in the IC, the output frequency varies with the supply voltage.A bipolar timer IC (type 555) cannot be used because its terminal current is usually larger than Isc.KPDC0028EA15. Light-to-frequency Conversion Circuit Using PUT (Refer to JPN PAT. No. 1975639)This circuit converts light into a pulse train at a frequency proportional to theamount of light. A major difference from the circuit 14 is that the pulse oscillation stops if the amount of light exceeds a certain threshold level. Light-to-frequency conversion is nearly proportional in the specified range and the current consumption is small.An approximate oscillation frequency obtained with this circuit can be calculated by the equation shown in the figure. When using constants shown in the figure, this circuit operates in the range from about 1 lx to 200 lx , with a light-to-frequency conversion ratio of 1.4 Hz/lx . The current consumption is approximately 10 µA.The upper and lower limits of light level are determined by the valley and peak currents of the PUT with respect to the combined gate resistance. The gate resistance should be selected so that the photodiode current is in this range.KPDC0029EBA S PD: S1226/S1336/S2386 series, etc.C : Polycarbonate capacitorV O = Isc × t × [V]1CPD: S1087IC : µPD5555 (C-MOS timer IC)f = =× [H z ]e.g. f=80 H z at 100 lx when C=0.001 µF1t 3VccIsc C . .Operational amplifiers used in these circuit examples will differ in such factors as operating ambient temperature range, bias current, phase compensation and offset adjustment method depending on the type used. Refer to the manufacturer's data sheet or instruction manual.Typical operational amplifiers, and buffer amplifiers:Analog Devices: AD549, 755N/P , OP07, AD743, AD8001National Semiconductor: LF357, LF356, LF442Harris: HA2625, HA5160, ICL7611Linear Tecnology: LT1360wSample circuits listed in this catalog introduce typicalapplications of Hamamatsu photodiodes and do not cover any guarantee of the circuit design. No patent rights aregranted to any of the circuits described herein.PD : S2386-5KPUT : N13T2 (NEC), TN41B (TOSHIBA), etc.+5 VVoVoIsc Cf = = × [Hz]1t 1Vg 4。
光电二极管特性测试及其变换电路
式中， 为波长为 时的入射光功率； 为光电探测器在入射光功率 作用下的输出信号电压； 则为输出用电流表示的输出信号电流。
通常，测量光电探测器的光谱响应多用单色仪对辐射源的辐射功率进行分光来得到不同波长的单色辐射，然后测量在各种波长辐射照射下光电探测器输出的电信号V(λ)。然而由于实际光源的辐射功率是波长的函数，因此在相对测量中要确定单色辐射功率P(λ)需要利用参考探测器（基准探测器）。即使用一个光谱响应度为 的探测器为基准，用同一波长的单色辐射分别照射待测探测器和基准探测器。由参考探测器的电信号输出（例如为电压信号） 可得单色辐射功率 ，再通过（1）式计算即可得到待测探测器的光谱响应度。
图5光电二极管伏安特性电路图
（1）组装好光通路组件，将照度计与照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源驱动模块上J2与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。将三掷开关S2拨到“静态”。
（3）按图2-3所示的电路连接电路图，E选择0-15V直流电压，负载RL选择RL=2K欧。
（4）打开电源，顺时针调节照度调节旋钮，使照度值为400Lx，保持光照度不变，调节可调直流电压电位器，记录反向偏压为0V、2V、4V、6V、8V、10V、12V时的电流表读数，填入下表，关闭电源。
(6)光电二极管光谱特性测试实验
3
(1)光电器件实验仪1台
(2)示波器1台
(3)万用表1个
(4)计算机1套
4
光电二极管又称光敏二极管。制造一般光电二极管的材料几乎全部选用硅或锗的单晶材料。由于硅器件较锗器件暗电流、温度系数都小得多,加之制作硅器件采用的平面工艺使其管芯结构很容易精确控制，因此,硅光电二极管得到了广泛应用。
（3）按图2-3连接电路图，E选择0-15V直流电压，RL取RL=1K欧。
硅光电二极管 电路
硅光电二极管电路（实用版）目录一、硅光电二极管的概念与结构二、硅光电二极管的工作原理三、硅光电二极管的应用领域四、硅光电二极管的市场前景正文一、硅光电二极管的概念与结构硅光电二极管是一种将光信号转换为电信号的半导体器件，其结构中包含一个 pn 结。
与普通二极管不同，硅光电二极管的 pn 结面为了便于接受入射光照而进行了特殊设计。
简单来说，硅光电二极管相当于一个光输入的二极管。
二、硅光电二极管的工作原理硅光电二极管的工作原理是光 - 电-电流的转换。
当光照射到硅光电二极管的 pn 结上时，光子会激发出电子，从而形成电流。
这个过程是光能转化为电能的过程。
根据入射光的波长、强度和角度的不同，硅光电二极管产生的电流也会相应变化。
三、硅光电二极管的应用领域硅光电二极管广泛应用于各种电子设备中，包括但不限于以下领域：1.计算机断层摄像：硅光电二极管的高灵敏度和高信噪比使得其在计算机断层摄像领域有着广泛的应用。
2.安检：硅光电二极管在安检设备中的应用，可以对通过安检口的物品进行非接触式的光检查，提高安全性。
3.无损检测：硅光电二极管可以对材料进行无损检测，提高生产效率和产品质量。
4.医疗器械：硅光电二极管在医疗器械中的应用，可以实现对生物组织的无损检测，为医学诊断提供有力支持。
5.工厂自动化设备：硅光电二极管在工厂自动化设备中的应用，可以实现对生产线上产品的自动检测和分类。
四、硅光电二极管的市场前景根据相关报告，硅光电二极管市场在未来几年中将保持稳定增长。
随着科技的发展，硅光电二极管的应用领域将会越来越广泛。
同时，随着我国经济的快速发展，硅光电二极管的市场需求也将持续增长。
光电二极管的路灯控制电路白天和夜晚的工作过程
光电二极管的路灯控制电路白天和夜晚的工作过程
光电二极管路灯控制电路的工作过程如下：
在路灯杆上装有光电二极管，该二极管可以将光线转化为电信号。
在白天，太阳光照射在光电二极管上，光电二极管将光线转化为电信号，控制电路接收到电信号后将路灯灯泡熄灭，使路灯在白天不亮。
而在夜晚，光线较暗，光电二极管将无法转化光信号，控制电路无法接收到电信号，此时便会让路灯灯泡亮起，使路灯在夜晚发挥作用。
换句话说，光电二极管金属壳体外部有被光照射的感光面，内部是 PN 结结构，将感光面做成正极，将光阻板做成负极，当光照到感光面时，将使 PN 结产生光生电势，然后经过光电二极管输出端的电阻装置，输出一个正脉冲信号，将使可控硅导通，然后通过电路使路灯灯泡亮起。
反之，当感光面无光照射时，PN 结产生电势无法跨越 PN 结，输出端无信号量，使可控硅不导通也就是路灯不亮。
硅光电二极管 电路
硅光电二极管电路硅光电二极管（Photodiode）是一种半导体器件，具有将光信号转换为电信号的功能。
在电路设计中，硅光电二极管广泛应用于光电转换、光通信以及光电探测等领域。
本文将介绍硅光电二极管电路的基本原理、特性以及应用。
一、硅光电二极管的基本原理硅光电二极管是一种PN结构的器件，其基本工作原理是光电效应。
当光照射到PN结上时，光子的能量会激发电子从价带跃迁到导带，形成电子空穴对。
由于PN结的电场分布，在外加电压的作用下，电子和空穴将沿着电场方向被分离，从而形成光电流。
硅光电二极管对光的敏感程度取决于光电二极管的材料、结构以及工作环境等因素。
二、硅光电二极管的特性1. 光谱响应特性硅光电二极管的光谱响应特性受到材料本身的能带结构和掺杂物的影响。
一般而言，硅光电二极管的光谱响应范围为可见光和近红外光。
不同型号的光电二极管对于不同波长的光有不同的响应度，通常以光电流-光照强度曲线来描述光电二极管的光谱响应特性。
2. 响应速度硅光电二极管的响应速度取决于芯片的结构和工作状态。
在光电二极管中，响应速度通常用上升时间和下降时间来表示，其数值越小，表示光电二极管的响应速度越快。
硅光电二极管在高频率下具有较快的响应速度，适用于光通信和高速光电探测等领域。
3. 噪声特性硅光电二极管的噪声特性影响其在低光强条件下的工作表现。
主要的噪声源包括热噪声、暗电流噪声和放大电路噪声等。
为了提高光电二极管的信噪比，降低噪声干扰，常采用降低温度、减小暗电流和优化放大电路等方法。
三、硅光电二极管电路的应用1. 光电转换硅光电二极管可以将光信号转换为电信号，用于光电转换领域。
例如，光电二极管可以用于光电计数器、光电传感器、光电开关等应用中，实现对光强度、光信号的探测和测量。
2. 光通信硅光电二极管作为光接收器件广泛应用于光通信系统中。
光通信系统利用光信号传输信息，硅光电二极管可以将接收到的光信号转换为电信号，并经过信号处理实现数据的传输和解码。
光敏二极管的基本应用电路（光信号放大、开关电路）
光敏二极管的基本应用电路（光信号放大、开关电路）光敏二极管的基本应用电路(光信号放大、开关电路)如图所示，(a)图为光敏二极管组成的光信号放大电路；(b)图为光敏二极管组成的开关电路。
光敏接收二极管黑色3mm（红外接收二极管）型号：PH302红外发射光电二极管红外发射光电二极管型号MYS-1018MYS-3018光电晶体管和普通晶体管类似，也有电流放大作用。
只是它的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。
· 光电晶体管的外形，有光窗、集电极引出线、发射极引出线和基极引出线（有的没有）。
· 制作材料一般为半导体硅，管型为NPN型，· 国产器件称为3DU系列。
· 光电晶体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。
· 但它的光电特性不如光电二极管好，在较强的光照下，光电流与照度不成线性关系。
· 所以光电晶体管多用来作光电开关元件或光电逻辑元件。
· 正常运用时，集电极加正电压。
因此，集电结为反偏置，发射结为正偏置，集电结为光电结。
· 当光照到集电结上时，集电结即产生光电流Ip向基区注入，同时在集电极电路即产生了一个被放大的电流Ic（=Ie=（1+β）Ip）β为电流放大倍数。
因此，光电晶体管的电流放大作用与普通晶体管在上偏流电路中接一个光电二极管的作用是完全相同的。
测试方法：[1] (1)电阻测量法(指针式万用表1kΩ挡)。
黑表笔接c极，红表笔接e极，无光照时指针微动(接近∞)，随着光照的增强电阻变小，光线较强时其阻值可降到几kΩ～1kΩ以下。
再将黑表笔接e极，红表笔接c极，有无光照指针均为∞(或微动)，这管子就是好的。
(2)测电流法。
工作电压5V，电流表串接在电路中，c极接正，e 极接负，。
无光照时小于0?3μA；光照增加时电流增加，可达2～5mA。
若用数字式万用表20kΩ挡测试，红表笔接c极，黑表笔接e极，完全黑暗时显示1，光线增强时阻值随之降低，最小可达1kΩ左右。
光电二极管
光电二极管（Photo-Diode）和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性。
但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。
原理：普通二极管在反向电压作用时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。
光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。
光的强度越大，反向电流也越大。
光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。
PN型特性：优点是暗电流小，一般情况下，响应速度较低。
用途：照度计、彩色传感器、光电三极管、线性图像传感器、分光光度计、照相机曝光计。
PIN型特性：缺点是暗电流大，因结容量低，故可获得快速响应。
用途：高速光的检测、光通信、光纤、遥控、光电三极管、写字笔、传真。
检测方法①电阻测量法用万用表1k挡。
光电二极管正向电阻约10MΩ左右。
在无光照情况下，反向电阻为∞时，这管子是好的(反向电阻不是∞时说明漏电流大)；有光照时，反向电阻随光照强度增加而减小，阻值可达到几kΩ或1kΩ以下，则管子是好的；若反向电阻都是∞或为零，则管子是坏的。
②电压测量法用万用表1V档。
用红表笔接光电二极管“+”极，黑表笔接“—”极，在光照下，其电压与光照强度成比例，一般可达0．2—0．4V。
③短路电流测量法用万用表50μA档。
用红表笔接光电二极管“+”极，黑表笔接“—”极，在白炽灯下(不能用日光灯)，随着光照增强，其电流增加是好的，短路电流可达数十至数百μA。
主要技术参数：1.最高反向工作电压；2.暗电流；dark current 也称无照电流光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。
光电二极管检测电路的组成及工作原理17页word
光电二极管及其相关的前置放大器是基本物理量和电子量之间的桥梁。
许多精密应用领域需要检测光亮度并将之转换为有用的数字信号。
光检测电路可用于CT扫描仪、血液分析仪、烟雾检测器、位置传感器、红外高温计和色谱分析仪等系统中。
在这些电路中,光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱电流。
而前置放大器将光电二极管传感器的电流输出信号转换为一个可用的电压信号。
看起来好象用一个光电二极管、一个放大器和一个电阻便能轻易地实现简单的电流至电压的转换,但这种应用电路却提出了一个问题的多个侧面。
为了进一步扩展应用前景,单电源电路还在电路的运行、稳定性及噪声处理方面显示出新的限制。
本文将分析并通过模拟验证这种典型应用电路的稳定性及噪声性能。
首先探讨电路工作原理,然后如果读者有机会的话,可以运行一个SPI CE模拟程序,它会很形象地说明电路原理。
以上两步是完成设计过程的开始。
第三步也是最重要的一步（本文未作讨论）是制作实验模拟板。
1 光检测电路的基本组成和工作原理设计一个精密的光检测电路最常用的方法是将一个光电二极管跨接在一个CMOS输入放大器的输入端和反馈环路的电阻之间。
这种方式的单电源电路示于图1图1 单电源光电二极管检测电路中。
在该电路中,光电二极管工作于光致电压（零偏置）方式。
光电二极管上的入射光使之产生的电流I SC从负极流至正极,如图中所示。
由于CMOS放大器反相输入端的输入阻抗非常高,二极管产生的电流将流过反馈电阻R F。
输出电压会随着电阻R F两端的压降而变化。
图中的放大系统将电流转换为电压,即V OUT = I SC×R F（1）式（1）中,V OUT是运算放大器输出端的电压,单位为V;I SC是光电二极管产生的电流,单位为A;R F是放大器电路中的反馈电阻,单位为W 。
图1中的C RF是电阻R F的寄生电容和电路板的分布电容,且具有一个单极点为1 /（2p R F C RF）。
用SPICE可在一定频率范围内模拟从光到电压的转换关系。
光电二极管的结构和工作原理
光电二极管的结构和工作原理哇塞！今天咱们就来好好聊聊光电二极管的结构和工作原理！首先呢，咱们得搞清楚光电二极管到底是个啥？光电二极管啊，它可真是个神奇的小玩意儿！光电二极管的结构那可不简单哟！它通常由一个PN 结组成，就像一个小小的“电子堡垒”。
在这个PN 结的两边，一边是P 型半导体，另一边是N 型半导体。
这P 型半导体和N 型半导体，它们可有着不同的特性呢！P 型半导体里充满了“空穴”，而N 型半导体里则是大量的自由电子在欢快地奔跑。
在光电二极管的结构中，还有一个很重要的部分，那就是电极！这电极就像是给光电二极管输送能量和传递信号的“小管道”。
接下来，咱们再聊聊光电二极管的工作原理！哎呀，这可真是太有趣啦！当光线照射到光电二极管上的时候，会发生什么呢？原来啊，光子的能量会被半导体吸收，然后产生电子-空穴对！这可不得了，就像是在平静的湖面上扔了一块大石头，激起了层层波浪。
这些电子-空穴对在PN 结的内电场作用下会被分离，电子向N 区移动，空穴向P 区移动。
这一移动，就产生了光电流！你说神奇不神奇？而且啊，光电二极管的工作原理还和它的反向偏置有关呢！在反向偏置的情况下，光电二极管的灵敏度会大大提高哟！这是为啥呢？因为反向偏置会加大PN 结的内电场，让电子和空穴更容易被分离，从而增强了光电流的产生。
再说说光电二极管的响应速度吧！它的响应速度那可是相当快的，能够迅速地对光线的变化做出反应。
这对于很多需要快速检测光信号的应用来说，简直是太棒啦！还有哦，光电二极管的性能还会受到很多因素的影响。
比如说，半导体材料的质量、PN 结的面积大小、温度等等。
这就像是一场复杂的“交响乐”，每个因素都在发挥着自己的作用。
总之，光电二极管的结构和工作原理真的是非常精妙！它在光通信、光检测、图像传感器等领域都发挥着巨大的作用。
想象一下，如果没有光电二极管，我们的生活将会变得多么不一样啊！哎呀呀，说了这么多，不知道你有没有对光电二极管的结构和工作原理有了更深入的了解呢？。
光电二极管放大电路工作原理
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。
在反向偏置条件下，存在少量的电流（称为暗电流），它们甚至在没有光照度的情况下也会流动。
可在运算放大器的同相输入端使用第二个同类光电二极管消除暗电流误差，如图4所示。
光电二极管阵列工作原理
光电二极管阵列工作原理
光电二极管阵列是一种基于光电效应的光电转换器件，它由多个光电二极管组成，能够将光信号转化为电信号。
其工作原理是当光线照射到光电二极管的PN结时，会产生电子和空穴的对应数量，这些电子和空穴会形成电流，从而产生电压信号。
一个光电二极管阵列通常由多个光电二极管组成，这些光电二极管分别连接在一个共同的电路中。
当有光线照射到其中任意一个光电二极管时，该光电二极管就会产生电流，并将其传递到电路中的其他光电二极管。
因此，当有光线照射到光电二极管阵列时，电路中会出现电流的变化。
根据这种变化，可以测量光线的强度和位置等信息。
光电二极管阵列有着广泛的应用，例如在图像传感器、光电测量和光通信等领域中都能够发挥重要作用。
- 1 -。