立即注册
查看: 852|回复: 0

[转载] 了解光电二极管等效电路

已绑定手机
发表于 2022-11-13 16:00:01 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
本文介绍了一个电路模型,可帮助我们分析光电二极管的电气行为。
等效电路有助于我们理解和预测电子元件的实际功能。对于光电二极管,等效电路模型是必不可少的分析工具,因为简单地将光电二极管符号插入原理图中并不能告诉您太多有关将生成的信号以及光电二极管与放大器电路交互的方式的信息。

光电二极管的基本等效电路
并非所有光电二极管型号都完全相同,但四个元素始终如一地出现:电流源、并联电容器、并联电阻器和串联电阻器,以及二极管符号表示的正常 pn 结。
51561325.png

光电流
理想电流源(IPD)代表光电流,即二极管响应入射光产生的电流。请注意,光电流的方向对应于从二极管的阴极流向二极管阳极的电流——这很好地提醒了光电二极管在零偏压或反向偏压下使用,它们产生的电流与所产生的电流方向相反。我们期望正常的正向偏置二极管。

如前文所述,我们使用响应度来量化入射光功率和光电流之间的关系。典型硅光电二极管的响应度范围从 400 nm EMR 的约 0.08 安培/瓦 (A/W) 到 700 nm EMR 的 0.48 A/W。

结电容
并联电容器(C J)代表二极管的结电容,即与pn结耗尽区相关的电容。结电容是一个重要参数,因为它强烈影响光电二极管的频率响应。较低的结电容可实现出色的高频操作。

您可能会注意到 C J是可变电容器的光电二极管模型。尽管这种表示似乎不太常见,但这并不是一个坏主意,因为它提醒我们结电容取决于偏置电压。我们可以通过增加反向偏置电压来故意设计更高带宽的光电二极管系统。

显示了通过在光电导模式下操作光电二极管可以实现的结电容的大幅降低。

显示了通过在光电导模式下操作光电二极管可以实现的结电容的大幅降低。


并联电阻
与光电二极管并联的电阻称为分流电阻(R SH)。与一般的电流源一样,当 R SH为无穷大时,可实现理想操作。使用无限(或在现实生活中,极高)的分流电阻,电流源将其所有电流输送到负载,电流电压比完全由负载电阻决定。随着分流电阻接近负载电阻的值,它开始更显着地影响电流电压比。

对于许多光电二极管,分流电阻非常高,不会严重影响典型应用中的整体性能。对于硅光电二极管,R SH为几十、几百甚至几千兆欧,而砷化铟镓也可以具有极高的分流电阻。然而,对于锗,您需要更加小心,因为 R SH通常在千欧范围内,甚至可能在低千欧范围内。

分流电阻也会影响噪声性能。随着 R SH减小,光电二极管的约翰逊噪声增加。

串联电阻
光电二极管具有对串联电阻 ( RS )有贡献的触点、引线键合和半导体材料。该电阻往往非常低,例如几欧姆或几十欧姆,尽管更高的值是可能的。

据我所知,串联电阻通常不是光电二极管系统设计中的主要问题。然而,过多的串联电阻会降低线性度:通过 R S的光电流会产生一个电压降,该电压降开始正向偏置在零偏置配置下运行的光电二极管(见下图)。正向偏置二极管具有指数电流-电压关系。因此,增加 R S两端的电压会减少到达负载的光电流,因为它会导致一些光电流通过二极管本身转移到地,并且这种电流转移以非线性方式发生。
45425.png

回顾
当我们设计或分析基于光电二极管的检测电路时,我们使用等效电路来帮助我们了解光电二极管功能所涉及的各种电气参数。光电二极管等效电路的基本元件是用于光电流的电流源、表示 pn 结的二极管符号、与电流源并联的电容器、与电流源并联的电阻器以及与输出串联的电阻器当前的。

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

合作/建议

TEL: 19168984579

工作时间:
周一到周五 9:00-11:30 13:30-19:30
  • 扫一扫关注公众号
  • 扫一扫打开小程序
Copyright © 2013-2024 一牛网 版权所有 All Rights Reserved. 帮助中心|隐私声明|联系我们|手机版|粤ICP备13053961号|营业执照|EDI证
在本版发帖搜索
扫一扫添加微信客服
QQ客服返回顶部
快速回复 返回顶部 返回列表