【導(dǎo)讀】光學(xué)測(cè)量中，光電二極管是應(yīng)用最常見(jiàn)的傳感器類型，在很多應(yīng)用里都能看見(jiàn)它的身影，例如色彩測(cè)量、氣體探測(cè)、吸收和發(fā)射光譜、渾濁度等都離不開(kāi)它。本文主要講解光電二極管傳感器電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
光電二極管產(chǎn)生與照射到活動(dòng)區(qū)的光量成比例的電流。大多數(shù)測(cè)量應(yīng)用都需要用到跨阻放大器，以便將光電二極管電流轉(zhuǎn)換為輸出電壓。圖1顯示電路的原理示意圖。
圖1：簡(jiǎn)單跨阻放大器電路
該電路的光電二極管在光伏模式下工作，其中運(yùn)算放大器保持光電二極管上的電壓為0 V。這是精密應(yīng)用中最常見(jiàn)的配置。光電二極管的電壓與電流關(guān)系曲線十分類似于常規(guī)二極管，但前者的整條曲線會(huì)隨著光照水平的變化而向上或向下平移。圖2a 顯示典型的光電二極管傳遞函數(shù)。圖2b是傳遞函數(shù)放大后的圖形，表明哪怕在沒(méi)有光的情況下，光電二極管也會(huì)輸出少量電流。這種暗電流會(huì)隨著光電二極管上的 反向電壓增加而上升。大部分制造商在反向電壓為10 mV的前提下給出光電二極管的暗電流。
圖2：典型光電二極管傳遞函數(shù)
光照射到光電二極管的活動(dòng)區(qū)后，電流從陰極流向陽(yáng)極。理想情況下，所有的光電二極管電流都流經(jīng)圖1中的反饋電阻，產(chǎn)生數(shù)值等于光電二極管電流乘以反饋電阻的反饋電壓。該電路在原理上很簡(jiǎn)單，但若要系統(tǒng)具備最佳性能則必須解決一些難題。
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