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了解光电二极管等效电路
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2024年10月20日 19:23 34
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光电二极管的基本等效电路
理想电流源 (I PD ) 表示光电流，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阴极流向二极管阳极的电流——这很好地提醒了我们，光电二极管是在零偏置或反向偏置下使用的，它们产生的电流流动的方向与我们预期的正常正向偏置二极管的方向相反。
如前文所述，我们使用响应度来量化入射光功率与光电流之间的关系。典型硅光电二极管的响应度范围为 400 nm EMR 的约 0.08 安培/瓦 (A/W) 至 700 nm EMR 的 0.48 A/W。
结电容
并联电容 (C J ) 表示二极管的结电容，即与 pn 结耗尽区相关的电容。结电容是一个重要参数，因为它对光电二极管的频率响应有重大影响。较低的结电容可实现卓越的高频操作。
并联电阻
与光电二极管并联的电阻称为分流电阻 (R SH )。与一般电流源一样，当 R SH无限大时，可实现理想操作。当分流电阻无限大（或在现实生活中极高）时，电流源会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。当分流电阻接近负载电阻值时，它开始更明显地影响电流电压比。
对于许多光电二极管来说，分流电阻非常高，以至于在典型应用中不会严重影响整体性能。对于硅光电二极管，R SH为数十、数百甚至数千兆欧姆，而砷化铟镓也可能具有极高的分流电阻。然而，对于锗，你需要更加小心，因为 R SH通常在千欧姆范围内，甚至可能是低千欧姆范围。
分流电阻也会影响噪声性能。随着 R SH 的减小，光电二极管的约翰逊噪声会增加。
串联电阻
并非所有光电二极管模型都完全相同，但除了二极管符号表示的正常 pn 结外，还一致出现四个元素：电流源、并联电容器、并联电阻器和串联电阻器。
理想电流源 (I PD ) 表示光电流，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阴极流向二极管阳极的电流——这很好地提醒了我们，光电二极管是在零偏置或反向偏置下使用的，它们产生的电流流动的方向与我们预期的正常正向偏置二极管的方向相反。
如前文所述，我们使用响应度来量化入射光功率与光电流之间的关系。典型硅光电二极管的响应度范围为 400 nm EMR 的约 0.08 安培/瓦 (A/W) 至 700 nm EMR 的 0.48 A/W。
结电容
并联电容 (C J ) 表示二极管的结电容，即与 pn 结耗尽区相关的电容。结电容是一个重要参数，因为它对光电二极管的频率响应有重大影响。较低的结电容可实现卓越的高频操作。
您可能会注意到光电二极管模型中的 C J是可变电容器。虽然这种表示似乎不太常见，但它并不是一个坏主意，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一个具有更高带宽的光电二极管系统。
并联电阻
与光电二极管并联的电阻称为分流电阻 (R SH )。与一般电流源一样，当 R SH无限大时，可实现理想操作。当分流电阻无限大（或在现实生活中极高）时，电流源会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。当分流电阻接近负载电阻值时，它开始更明显地影响电流电压比。
对于许多光电二极管来说，分流电阻非常高，以至于在典型应用中不会严重影响整体性能。对于硅光电二极管，R SH为数十、数百甚至数千兆欧姆，而砷化铟镓也可能具有极高的分流电阻。然而，对于锗，你需要更加小心，因为 R SH通常在千欧姆范围内，甚至可能是低千欧姆范围。
分流电阻也会影响噪声性能。随着 R SH 的减小，光电二极管的约翰逊噪声会增加。
串联电阻
光电二极管具有触点、引线键合和半导体材料，这些都会影响串联电阻 (R S )。该电阻通常很低，为几欧姆或几十欧姆，但也可能更高。
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