(如光电二极管)反向偏置
* International Photonics Laboratory * 3.5 偏置电路和信号处理电路 3.5.1 偏置电路类型 33.5.2 光电导探测器偏置电路 3.5.3 光伏探测器输出电路 * PN结型光伏探测器装置和光电导探测器在一定的偏置电路状态下工作。根据不同场合的使用情况，光伏探测器的偏置电路一般包括自偏置电路、零偏置电路和反偏置电路。对于光伏探测器的每个偏置电路，光伏探测器在其伏特性曲线的不同区域工作，表现出不同的特性。.5 偏置电路和信号处理电路 光电导器件包括恒流偏置电路、恒压偏置电路和恒功率偏置电路。* 3.5 偏置电路和信号处理电路 光照下pn结伏安特性 反偏置 自偏置(无外加压力) * 在光照下产生的光电流I流过外电路的负载电阻R产生压降IR它本身的偏压。.5.1 偏置电路类型 偏置电路实际上不需要额外的偏置电压，设备本身在一定条件下产生的电压工作。由于自偏置电路的特点，自偏置电路 光电池自偏置电路在实际测量中很少使用* 3.5.1 偏置电路类型 光伏探测器自偏置时，如果负载电阻R为零，自偏差压为零；或者光伏探测器的反偏差电压很小或接近零。这两种情况都是零偏置。相应的偏置电路称为零偏置电路。二、零偏置电路 以下介绍了两种典型的零偏置电路： * 3.5.1 偏置电路类型 它直接将光电池的输出连接到操作放大器的两个输入端，以实现电流和电压的转换，即输出电压为： U=－Isc × Rf A 零偏置电路 光电池零偏置电路 * 3.5.1 偏置电路类型 光敏电阻(PV-InSb)静态时，由于探测器的反向泄漏电流在探测器中增加了正向偏置电压，因此需要增加反向偏置电压来抵消反向泄漏电流的影响，以获得零偏置状态。B 光敏电阻的零偏置电路 InSbC光敏电阻零偏置电路 * 3.5.1 偏置电路类型 如果探测器处于零偏置状态，则取UD=0，ID=I0，I0是探测器的反向泄漏电流。设置工作电流（暗电流）ID，静态工作电压UD，则有： UD=Ub－IDRL * 3.5.1 偏置电路类型 光电导装置由带间隙能量小的材料制成，其性能受热刺激影响较大，能承受的反向偏差压力不高通常在零伏偏置或接近零伏偏置的状态下工作。当光伏探测器采用零偏置电路时，其1/f噪声最小，暗电流为零，可获得较高的信噪比。因此，即使是性能良好的光伏探测器也经常使用零偏置电路，以避免使用其他偏置电路引入噪声。注：零伏偏置电路仅适用于弱光辐射信号的检测，不适用于强光辐射检测领域。* 3.5.1 偏置电路类型 光伏探测器加偏压时，如果N区接电源正端，P光伏探测器处于反偏置状态，器处于反偏置状态，相应的电路称为反偏置电路探测器反偏置电路 (a) 原理示意图 (b)反向偏置电路 * 3.5.1 偏置电路类型 在反向偏置电路中，通过负载申阻RL电流为： IL=IP Id 输出电压： U0=Ub-IRL 1 从右图不难看出，反向偏置电路的输出电压动态范围取决于电源电压Ub与负载电阻RL，电流I动态范围和负载电阻RL相关。偏压电压(V) 反向偏置电路输出特性曲线 * 3.5.1 偏置电路类型 2 输出电流、电压与辐射通量的关系 反向偏置电路输出电流与入射辐射通量φ关系: 当忽略暗电流时，输出电流和入射辐射通量可以简化为: 同样，反向偏置电路的输出电压与入射辐射通量的关系是: * 3.5.1 偏置电路类型 3 反偏置电路形式 A 基本反偏置电路 以光电二极管为例。如图所示，最基本的反偏置电路由三部分组成。Ub外加电压，RL假设流过光电二极管的电流是负载电阻I。式中UI对于光电二极管的端电压 ，可以在反偏电压下获得光电二极管的电路方程： 反偏电路 UI=Ub－IRL * 3.5.1 偏置电路类型 B 反偏压与操作放大器连接 与基本反偏电路相比，负载电阻极小(ri)，不易发生信号失真，由于操作放大器的放大，可以输出更大的信号。Ip为光电二极管输出电流； Rf为放大