Чи працює ця фотодіодна схема?

Олі використав цю схему

у відповідь, і він дуже багато спливає на зображеннях Google. Але чи це працює? Якщо це зробити, теоретичне пояснення буде вітатися.

Відповідно до цього, фотодіод дійсно виробляє струм, навіть коли на ньому є нуль вольт; це струм короткого замикання . Зауважте, що опорний напрямок на діаграмі запитання протилежний до I S C діода, тому вихідна напруга дорівнює:$I_S$$I_{SC}$

$V_{OUT} = - I_S \cdot R_F = I_{SC} \cdot R_F$

Я виявив , що вище тут .

Доцільне запитання - як можна створити струм з нульовою напругою ?

Пам’ятайте, що є внутрішнє поле E через область виснаження, навіть коли діодні затиски замикаються разом. Якщо коротко, СГП, що утворюються світлом, поблизу області виснаження відокремлюються полем E, в результаті чого заряд накопичується в P і N сторонах ( саме так розвивається ). Коротке замикання дозволяє струму відновити баланс заряду.$V_{OC}$

відредаговано після відповіді Альфреда

Класичний інвертуючий підсилювач виглядає так:

Фотодіод створить струм, який спричинить падіння напруги через резистор. Операційний підсилювач з негативним зворотним зв'язком намагатиметься зробити обидва входи рівними, тому інвертуючий вхід буде 0 В, а струм через резистор створить позитивну вихідну напругу.

Чому я думав, що інша схема не працюватиме? Якщо діод створює струм, ви можете припустити, що також є падіння напруги. Тоді напруга на інвертувальному вході було б вище нуля, і ОПАМ, намагаючись виправити це, побачив би, що його вихід йде вниз до негативної рейки.

На графіку Альфреда видно, що вхід може бути зменшений до 0 В на виході. Це вимагає, щоб напруга на діоді могло знизитися до нуля, поки ще є струм. Ось ще один графік із цього документа , який підтверджує відповідь Альфреда:

Схема у вашій відповіді покладається на фотоефект, щоб підсилити фотострум, що виробляється діодом, підсилювачем з перемикання.

Схема у вашому запитанні покладається на фотоелектричний ефект, але поточний напрямок є неправильним (розглянемо сонячну клітинку з одним діодом), і це має сенс лише з кінцевим посиленням (тобто з резистором послідовно з катодом). Паралельно з діодом є джерело фототоку, що мається на увазі.

Наскільки ефективним буде фотодіод як фотоелектричне джерело, я не знаю, але підозрюю, що не дуже.

EDIT

По-друге, R1 не потрібний, оскільки навіть якщо діод буде короткий, фотострум все ще буде текти (знову ж таки, врахуйте, що він буде коротшим сонячним елементом).

Ідею схеми я отримав нижче із схеми p253 J, "Мистецтво електроніки", версія 1989 року. Примітка із різкою програмою також використовує резистор на + Vin для підсилювача та фототранзистора, але не пояснює, що це робить.

Я випробував схему нижче з нижнім резистором і без нього: я не міг бачити ефекту, коли витягнув короткий над нижнім резистором: навіть не зміну коефіцієнта посилення. Я тестую на дуже низьких імпульсах рівня світла, використовуючи звичайні діоди 850 нм та 830 нм як "фотодіоди". Я отримав набагато краще виявлення, коли "фотодіод" було відмінено з діаграм на цій сторінці. Це, мабуть, важливо лише при низькому рівні освітлення (менше 1 мВт / см ^ 2). Коли діод орієнтувався, як показано на цій сторінці, вихід був не перевернутий, всупереч коментарям усіх. Можливо, виробники фотодіодів заявляють, що орієнтація повернена до того, що вона є насправді. Конденсатор від 0,0001 до 0,0047 мкФ над резистором зворотного зв'язку сприяв зменшенню шипів імпульсів, але погіршував шипи при дуже низькому рівні освітлення.

Використання фототранзистора 880 нм з опорним підсилювачем (мал. 13 на чіткій примітці програми) з діодом 830 нм, що подає світло, працював приблизно в 10 разів краще при низькому рівні освітлення, ніж звичайний світлодіод 830 нм як детектор, якщо імпульсів було більше ніж приблизно 1 мс, і якщо був використаний конденсатор над резистором зворотного зв'язку. Здається, можливе виявлення 0,01 мВт / см ^ 2.

Операційний підсилювач JFET для дуже низьких вхідних струмів.

Не впевнений, чи це допомагає, але я просто перевірив схему нижче на дошці, і вона працює чудово. Чутливість не велика, для того, щоб щось зареєструвати, потрібно достатньо світла, і реакція не є лінійною, але вона, безумовно, вимірює, скільки світла на ній світить білий світлодіод. Опір впливає на чутливість, більший опір = більш чутливий - я налаштовував його, поки не було так, як я цього хотів, я десь близько 100k-300k, я думаю.

Напруга на виході максимум близько 4В, але я думаю, що це обмеження LM358.