今天开启一个新篇章,跨阻放大器,是精密信号链的一大类。
我看的是这个书:
感觉蛮系统的
作用是把入射光辐射转成电流输出,这里最多的就是日本的滨松了:
PIN管子的样子
这个是大受光面硅 PIN 光电二极管
还有一种是雪崩管:APD 是通过施加反向电压产生的具有内部增益的光电二极管。较之于 PIN 光电二极管,它们具有更高的信噪比 (SNR)、快速响应、低暗电流和高灵敏度的特点。光谱响应范围通常在 200 至 1150 nm 范围内。
弱光探测
阵列
这种是封装了IC,TOF
VL53L0X激光测距传感器.介绍篇 20年居然还写过:
原理就是雪崩管
VL53L0X集成了领先的SPAD阵列(单光子雪崩二极管),并内嵌意法半导体第二代FlightSense™专利技术。
这种都是非常微弱的信号,所以也直接会给出模块:
这样的
真漂亮呀
在模拟电路里面我们其实就学了不多的原件,电阻,电容,二极管(因为人类首次可以控制了电流的方向):
这个就是等效模型
一种模型就是这样的等效模型,还有一种是按照物理规律写出来的物理模型,但是一般因素太多,写的不准确。
简化成了,一个理想的二极管,一个和入射辐射强度成比例的电流源,一个电阻(分流,结,漏)和一个电容(结,分流)相关联。
分流电阻是反向情况下测量的,这个反向电压是10mV,一般认为理想值是无穷大,但是在M和G级别,已经非常大了。这么大不影响电路,一般我们就不考虑了。
我们看一个管子
https://www.hamamatsu.com.cn/content/dam/hamamatsu-photonics/sites/documents/99_SALES_LIBRARY/ssd/g12181_series_kird1117e.pdf
可以看到越高越小,我其实不知道平时正常温度是多少
这个电容的来源有很多,比如封装有寄生的,一般都加起和称为终端电容。同样封装的时候有引线和接触点,引入的电阻叫串联电阻,但是一般很小,电路分析里面不考虑。
这个分流电阻和结电容是最需要关注的参数。
还有光谱响应,是给不同波长的响应特性,有量子效率和响应度两个指标。
量子效率就是一个无量纲的比值,描述光电的转换能力.
真不好找啊。。。
超低暗电流的红外光电二极管
https://www.first-sensor.com/cms/upload/datasheets/PC10-6_TO_3001208.pdf
量子效率
雪崩管的内部有增益,输出的电流可以倍增放大,但是计算量子效率的时候,就算初级的光电流,不算倍增系数。
这个时候明显是最高的
接下来是响应度,描述这个输出的电流和入射辐射功率之间的关系,和波长相关。随着波长增加,响应度也变大,达到峰值以后就开始下降。
看这一款
两个部分
参数
雪崩管具有内部增益,输出电流有着倍增的方法,需要看测试条件:
看这个
个别是100倍和50倍
也可以看看量子效率
量子效率是微观角度的描述,响应度是宏观的。响应度最大值的波长称为峰值灵敏度波长。
还是上面两个概念,看一个不一样的参数表示:
https://www.lasercomponents.com/fileadmin/user_upload/home/Datasheets/lc-apd/iag-series-ingaas-apd.pdf
因为都是对波长的响应,所以可以绘制在一起
光子能量是入射光功率在照射时间内所有的能量总和,在百分之百的响应是一条直线,所以这样的拟合一下可以看到原点是被左移动的。
InGaAs这种的材料的额响应波长在900-1700nm
波长越短,频率越高,理论上光谱响应波长没有下限,但是入射波长较短的时候,材料表面的反射会造成入射能量的反射,在PN结耗尽层里面的传播还会被吸收,因此在波长较短的取悦,响应数值会迅速降低。
基本上是符合的,Si材料的更明显
这个是温度响应曲线,波长低于1800nm时,影响小,往后就大了。
这个也是响应度温度特性曲线
如果非常的精密,会加恒温电路。
线性度是电流和入射辐射功率保持的程度和范围。
看这个
由于在很大的范围内都保持良好的线性度,所以使用了双对数坐标
看这个
入射光的功率
简单的分类
这个东西怎么复杂,肯定还有更加复杂的说法。
就是这样
事实上,电压和电荷之间有线性关系就是电容,有电容就和频率有关系
这个就是我们的老朋友,2uA
这个的
再看看APD
会大很多,120V-80V
雪崩管只能反偏模式下工作。
然后看看这个雪崩,温度是很能影响的:
看倍增,反偏电压
在反向模式下,没有光,也有个小电流,称为暗电流。pA或者nA级别的:
看这个管子
反偏10V