PIN光电二极管是在PN结的P型层和N型层之间夹了一层本征半导体(semiconductor ,形成P-I-N结构而得名,如下图所示:如上图所示,处于...
光敏集成电路简介
接线图
2023年08月04日 21:31 329
admin
光电二极管加 TIA
关于第一种光敏集成电路,就不多说了。在这个混合信号 IC 极其复杂的时代,工程师们找到了一种将光电二极管和跨阻放大器 (TIA)组合到单个组件中的方法,这并不奇怪。 了解这些组件的最佳方法是阅读您感兴趣的任何部件的数据表。例如,德州仪器 (TI) 的OPT301具有 120 dB 的 TIA 增益、4 kHz 的带宽以及对可见光、紫外光和红外光敏感的零偏置模式光电二极管。 图 1. 该图显示了 OPT301 光敏 IC 的内部架构。 Melexis 的MLX75305似乎采用光电导模式,并且集成了额外的输出电路。 图 2. 这是 Melexis MLX75305 “光电压 SensorEyeC”的内部架构。这个名字对我来说有点太聪明了。 此类别中更奇特的器件的一个示例是Analog Devices 的ADN3010-11。它具有一个锗光电二极管,除了跨阻放大器之外还包含一个限幅放大器,旨在用于速度高达 11.3 Gbps 的光学数据传输。 图 4. ADN3010-11设计用于开/关光检测并产生差分输出。
光电IC二极管
如上所述,我在这里使用滨松的术语。光电 IC 二极管与基于光电晶体管的放大器和光电二极管加 TIA 组件的不同之处在于,它不会将光电流转换为电压。
光电 IC 二极管的输出是电流,该电流的使用方式与普通光电二极管的光电流基本相同。不同之处在于电流要大得多,因为该器件集成了高增益电流放大器。因此,光电二极管克服了光电二极管的主要抱怨——它们产生极小的光电流——而无需迫使设计人员改用光电晶体管。 请注意,该器件中的光电二极管具有反向偏压,因此在光电导模式下工作。该图取自滨松应用说明。 如图所示,光电 IC 二极管可提供 1300 A/A 的增益,Hamamatsu 的更高增益部件可提供 30,000 A/A 的增益。将光电流幅度增加 30,000 倍将使输出信号更容易处理。
光电 IC 二极管的另一个优点是它们能够包含第二个光电二极管,可以补偿由于对近红外区域波长敏感而引起的偏移。通过减去仅响应近红外光的光电二极管产生的信号,该设备提供主要限于可见波长的光谱响应。
显示了第二个光电二极管,该二极管允许设备自动补偿近红外灵敏度。
生成电压信号
如前两张图所示,您不需要 TIA 即可从光电 IC 二极管的输出电流生成电压信号。放大器产生电流信号,只需一个电阻就可以有效地将其转换为可用的电压信号。尽管我并不反对设计 TIA,但单个电阻器的简单性和便利性无可争议。
关于第一种光敏集成电路,就不多说了。在这个混合信号 IC 极其复杂的时代,工程师们找到了一种将光电二极管和跨阻放大器 (TIA)组合到单个组件中的方法,这并不奇怪。 了解这些组件的最佳方法是阅读您感兴趣的任何部件的数据表。例如,德州仪器 (TI) 的OPT301具有 120 dB 的 TIA 增益、4 kHz 的带宽以及对可见光、紫外光和红外光敏感的零偏置模式光电二极管。 图 1. 该图显示了 OPT301 光敏 IC 的内部架构。 Melexis 的MLX75305似乎采用光电导模式,并且集成了额外的输出电路。 图 2. 这是 Melexis MLX75305 “光电压 SensorEyeC”的内部架构。这个名字对我来说有点太聪明了。 此类别中更奇特的器件的一个示例是Analog Devices 的ADN3010-11。它具有一个锗光电二极管,除了跨阻放大器之外还包含一个限幅放大器,旨在用于速度高达 11.3 Gbps 的光学数据传输。 图 4. ADN3010-11设计用于开/关光检测并产生差分输出。
光电IC二极管
如上所述,我在这里使用滨松的术语。光电 IC 二极管与基于光电晶体管的放大器和光电二极管加 TIA 组件的不同之处在于,它不会将光电流转换为电压。
光电 IC 二极管的输出是电流,该电流的使用方式与普通光电二极管的光电流基本相同。不同之处在于电流要大得多,因为该器件集成了高增益电流放大器。因此,光电二极管克服了光电二极管的主要抱怨——它们产生极小的光电流——而无需迫使设计人员改用光电晶体管。 请注意,该器件中的光电二极管具有反向偏压,因此在光电导模式下工作。该图取自滨松应用说明。 如图所示,光电 IC 二极管可提供 1300 A/A 的增益,Hamamatsu 的更高增益部件可提供 30,000 A/A 的增益。将光电流幅度增加 30,000 倍将使输出信号更容易处理。
光电 IC 二极管的另一个优点是它们能够包含第二个光电二极管,可以补偿由于对近红外区域波长敏感而引起的偏移。通过减去仅响应近红外光的光电二极管产生的信号,该设备提供主要限于可见波长的光谱响应。
显示了第二个光电二极管,该二极管允许设备自动补偿近红外灵敏度。
生成电压信号
如前两张图所示,您不需要 TIA 即可从光电 IC 二极管的输出电流生成电压信号。放大器产生电流信号,只需一个电阻就可以有效地将其转换为可用的电压信号。尽管我并不反对设计 TIA,但单个电阻器的简单性和便利性无可争议。
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