日期：2023-05-20
光緩沖器中前置放大器電路的主要任務(wù)是將光電探測(cè)器電流信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為幅度至少為 50 mV 的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)可以通過后續(xù)的緩沖階段進(jìn)一步整形?？捎糜趯㈦娏餍盘?hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的最基本的電子元件是電阻器。流經(jīng)電阻器的電流的光變化會(huì)導(dǎo)致電阻器上存在的電壓發(fā)生變化，因此該信號(hào)可以被電壓放大器放大. 在此處顯示的電路中，其應(yīng)用有兩種變體，具體而言，Rb 值較大或 Rb 值較小。
光敏二極管一、調(diào)整電壓
在第一種情況下，光電探測(cè)器產(chǎn)生的電流的微小變化也會(huì)對(duì)電壓產(chǎn)生較大的調(diào)整。這種類型的光電二極管電路具有高靈敏度和低噪聲，但是這會(huì)以時(shí)間一致性 RbCT 的高值導(dǎo)致電路的限制頻率最小化為代價(jià)。在極端情況下，光電二極管的暗電流會(huì)產(chǎn)生電壓升高到如此之高，以至于光電二極管被永久填充，并且輻射檢測(cè)也不可行。加上一個(gè)很小的電阻Rb，情況就發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，系統(tǒng)將有一個(gè)很寬的帶寬，前置放大器：a) 開環(huán)，b) 跨阻放大器折衷的解決方案也是實(shí)踐中最常用的解決方案是跨阻放大器電路，簡(jiǎn)稱 TIA。在這種情況下，電阻器處于反饋回路中，關(guān)閉電壓放大器電路。該光電二極管電路被認(rèn)為是最佳解決方案，因?yàn)樗试S相對(duì)較高的工作頻率和較大的增益系數(shù)。
光敏二極管二、電壓放大器
可以看出，在跨阻放大器的情況下，光電二極管電容以及前置放大器電路的輸入電容的影響小于 Kura(Ku-開環(huán)電壓增益)。這允許 TIA 電路具有相同的帶寬，電阻 Rf 比 Rb 小得多。如果 Rf=Rb，跨阻放大器將具有比同等開環(huán)放大器更寬的帶寬。由于提供的優(yōu)勢(shì)，選擇 TIA 電路對(duì)光學(xué)緩沖器進(jìn)行更多分析 在正常的光學(xué)緩沖器電路中，前置放大器的輸出信號(hào)被饋送到電壓放大器和/或比較器，這提高了邊緣質(zhì)量并建立了幅度，然后到屏障輸出端的邏輯電路，將數(shù)字信號(hào)設(shè)置為預(yù)定要求。光學(xué)緩沖器的這些最后階段肯定不會(huì)在本文的其余部分進(jìn)行研究，因?yàn)樗鼈兊娘L(fēng)格是次要的，而且眾所周知的解決方案具有可接受的標(biāo)準(zhǔn)。
光敏二極管三、與激光二極管集成
在審查安全和安保功能時(shí)，不得不提到集成光電二極管。下圖顯示了實(shí)際激光二極管的內(nèi)部框架。該圖清楚地表明，二極管的小結(jié)構(gòu)放在一個(gè)相當(dāng)大的散熱器上。一個(gè)普通的激光二極管在 2 個(gè)相反的方向上輻射。背面，微弱的通量落在根深蒂固的光電二極管上。隨手可得的激光二極管通常有 3 個(gè)(很少有 4 個(gè))引線。人們更頻繁地遇到激光二極管和光電二極管連接的各種方案。在沒有目錄的情況下，您可以使用 5V 電壓源和 450W 電阻通過實(shí)驗(yàn)確定引出線(發(fā)現(xiàn)激光二極管的末端)，并采取前面所述的必要預(yù)防措施。
光敏二極管四、精確數(shù)據(jù)
該內(nèi)置光電二極管的電流(反向)與發(fā)射的光功率成正比。全輸出功率下的電流為 0.02…2mA，具體取決于元件類型——詳情請(qǐng)參閱目錄。光電二極管用于將激光功率保持在給定水平。將這種光電二極管放置在反饋電路中足以獲得保持恒定光輸出功率的系統(tǒng)。實(shí)際上可以使用任何 BC 晶體管。提供以下方面的精確數(shù)據(jù)：結(jié)晶硅、熱生長(zhǎng)二氧化硅、LPCVD 多晶硅、氮化硅(低損耗和化學(xué)計(jì)量)以及氧化物(LTO、PSG、BSG、BPSG)、PECVD 氮氧化物以及薄膜金屬，以提高預(yù)測(cè)質(zhì)量的模擬。
光敏二極管五、硅光電二極管光譜響應(yīng)
描述了具有設(shè)計(jì)定義的光譜響應(yīng)的硅光電探測(cè)器。為此，通常利用微加工現(xiàn)代技術(shù)以及集成硅光電探測(cè)器的兩個(gè)特性。首先，利用吸收系數(shù)的波長(zhǎng)依賴性。二、多層干涉濾光片的真相在 pn 結(jié)處是通過處理硅晶片開發(fā)的。由于 1.12 eV 的間接帶隙和 3.4 eV 直接躍遷的可能性，硅的復(fù)折射率 n * = n – jk 在光譜的顯著部分依賴于波長(zhǎng)，這使得材料高度吸收紫外線輻射，并且對(duì)于超過 800 nm 的波長(zhǎng)實(shí)際上也像透明材料一樣。這種機(jī)制允許設(shè)計(jì)顏色傳感器以及在 IR 或 UV 陣列中具有辨別響應(yīng)的光電二極管。具有薄膜表面堆疊的事件光到體積硅的傳輸依賴于波長(zhǎng)。與硅中傳統(tǒng)微電子工藝所需的兼容性將理想材料的范圍限制為傳統(tǒng)上用于集成電路制造的硅兼容材料。
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