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單片機開(kāi)發(fā)光學(xué)檢測器使用哪些光電二極管偏置？
光學(xué)系統將需要某種檢測器，光電二極管是用于將輸入光轉換為電信號的標準檢測器元件。光電二極管與任何其他二極管一樣，可以在端子之間施加電壓。但是，它也是一個(gè)光檢測器，光電二極管中的輸入光會(huì )產(chǎn)生電流。
當設計一個(gè)電路來(lái)收集和測量來(lái)自光電二極管的電流時(shí)，很明顯，也可以通過(guò)施加一些光電二極管偏置來(lái)控制電流。您使用的光電二極管偏置將確定設備對輸入光的響應方式，即輸出電流是線(xiàn)性還是非線(xiàn)性。當您需要將光電二極管集成到標準檢測和測量電路中（例如，使用放大器）時(shí)，可以通過(guò)以下方法確保獲得所需的線(xiàn)性或非線(xiàn)性輸出。
光電二極管偏置如何影響光響應
為了更好地理解為什么要在光檢測器電路中施加光電二極管偏置，請看一下標準二極管方程，其中輸入光的光功率為P時(shí)產(chǎn)生額外的電流。在下面顯示的方程式中，總輸出電流只是光電流的總和，等于PR，其中R是光電二極管的響應度（以A / W為單位）。光電二極管中的剩余量在標準二極管電流方程中具有其常規含義。
光電二極管電流方程。
請注意，所有光電二極管都具有一定的輸入光強度，在該強度下非線(xiàn)性效應開(kāi)始變得明顯，并且上述方程式假設我們以線(xiàn)性光學(xué)響應但具有非線(xiàn)性電響應進(jìn)行操作。
輸入光功率在光電二極管結中產(chǎn)生一些電子，然后這些電子以反向偏置（因此為負號）從結移開(kāi)。通過(guò)施加一些偏置，可以增加或減小反向偏置電流。在以下三種情況下，可以使用光電二極管偏置來(lái)控制輸出電流以及光電二極管如何響應輸入光：
V?V B（擊穿模式）。通常在雪崩光電二極管中使用它來(lái)檢測非常低電平的光信號。通過(guò)利用碰撞電離的增益，當光電二極管接收到微弱的光信號時(shí)，二極管可以輸出非常大的電流，但是光電二極管的響應是非線(xiàn)性的
0 <V <-V B（光電導模式）。在該區域中，離開(kāi)光電二極管的電信號所看到的電容較低，因此該設備可以更快的速度運行。缺點(diǎn)是暗電流較大（即本底噪聲較高）。在此光電二極管偏置范圍內，通常使用需要檢測非?？斓墓饷}沖的快速光電二極管。輸出電流也是高度線(xiàn)性的。
小正V（光伏模式）。在該區域中，由于電容，時(shí)域響應變慢，但是來(lái)自光電二極管的輸入光仍將處于線(xiàn)性狀態(tài)。此區域還用于為設備擴展負載線(xiàn)，以使輸出在特定光電二極管偏置下具有最大電流。
如何應用光電二極管偏置
在設計光電二極管電路時(shí)，偏置的施加并不取決于收集和讀取光電二極管信號的方式。無(wú)論是分立元件還是集成陣列，使用帶有偏壓的光電二極管的典型方法是使用跨阻放大器。下面的電路中顯示了一種典型的布置。
光電二極管電路處于光電導模式并施加了偏壓。
在上述電路中，施加的偏置使光電二極管處于反向偏置狀態(tài)，因此我們以光電導模式工作。該電路還可以與高反向和雪崩光電二極管一起使用，這將為檢測低電平光信號提供高增益。要使電路處于正向偏置狀態(tài)，只需將電壓源翻轉即可。
確保線(xiàn)性輸出電流
即使光電二極管是光學(xué)線(xiàn)性電路，它也是電氣非線(xiàn)性電路。因此，需要通過(guò)模擬用于光電二極管電路的負載線(xiàn)來(lái)設計光電二極管。通過(guò)調整電阻器的值，您可以提取一系列輸入光強度值，其中輸出電流是線(xiàn)性的。