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southboy|  楼主 | 2007-8-6 13:24 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览

光电二极管偏置电压为何是正电压?

各种文献中都只提到2种工作模式:1.光伏模式,零偏;2.光导模式,反偏(见附图),但该仪器中偏置电压却是0.5V左右的正向电压(见42楼),请问这是什么模式?

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zoupeng139| | 2007-8-6 18:49 | 只看该作者

11

典型值:0.2pA
最大值:1pA
按理说是不能测出fA级的电流的,我自己做的电路证明也确实如此,一旦光强小于50单位(1单位光强产生电流约为1.25fA)就什么都测不出来,

老外是不是加了温控之类的?
我觉得若Ib为1pA要是非常稳定,是不是也可以了

就是有点奇怪的是,再看老外文献时,很关注放大器的Ib,比如说选用放大器OPA128的偏置,为75fA左右,但是传感器本身的本底暗电流都已经200pA了,这样的话不怕本底暗电流的影响么?

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ruku520| | 2007-8-6 21:32 | 只看该作者

基准电压

注意小流放大器的同相输入端设有参考电压,相当于阈值,高于此值放大器才会有输出。所以可测的最小电流并不是fA级。另外,楼42图所示光电二级管所加电压上正下负即为为反偏

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southboy|  楼主 | 2007-8-9 13:33 | 只看该作者

传感器本身的暗电流很小

文献的说法,零偏时暗电流为0,反偏时有一定暗电流,但42楼电路为正偏,实测也发现,暗电流不过100fA的样子,远不到pA级。

我觉得偏置电压不是经光电二极管的,而是给运放的,使运放的Ib饱和,这样光电二极管产生的光电流就不会灌到运放里面去,而是从串联的I-V转换电阻流过产生电压,不知道对不对?

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xzp| | 2007-8-10 01:21 | 只看该作者

你测量你的source的spectral current noise density了吗?

你的souce的噪音可能都已经比1fA大了
建议你先测测你的souce的spectral current noise density
还有,你测量fA级别的选放大件看的不是Ib(当然,在防饱和方面,她很重要)
,当然你可以通过Ib来评估放大器的shot noise,但主要是看current noise density和voltage noise density
先列出你的noise current和noise voltage的transfer function,然后通过spectral current noise density and voltage noise density计算总噪音
看了你的feedback环节,100M和104的电容,一阶极点大概0.016Hz,噪音带宽大概0.025Hz,只算current noise,AD8605可以用1k估算为10fA/sqrt(Hz)(datasheet),那么光是AD8605的spectral current noise density(先假设只有White noise)带来的噪音就有1.6fA,还不算1/f noise,还不算source的noise,还不算AD8605的Voltage noise density
这个电路,从原理上来说带来的噪音都不止1fA
而且,在低噪音测试上,往往external noise会成为关键,合理的布局布线,合理的Shielding and Guarding,还要做好一定的Vibration cancelation
还要做好一定的clean和dry
电路根本就算不上是fA级别测量的关键,而是很多小tips
我到现在做的电路,最小的noise可以做到0.5fA~0.7fA左右,测量1fA还真勉勉强强,目前做最好的仪器是Keithley的6430,可测量0.4fA,但也仅仅是电路的噪音而已,何况这款仪器是不让在美国以外的其他国家出售的



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zoupeng139| | 2007-8-12 18:41 | 只看该作者

关于暗电流

暗电流是指给光电二极管加反向电压(10mV左右),时测得的"本底"暗电流,实际应用时,应该没有这么大的 

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67
nkguodalu| | 2007-9-8 18:10 | 只看该作者

楼主抄的图里面D10_2的方向是否画反了?

起保护作用的吧.

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68
pengjianxue| | 2007-9-9 21:27 | 只看该作者

分析

1, 假设光电IL,
   U10-1的1脚电位为3*R10_2/(R10_1+R10_2)=0.4918(V)
   U10-2的3脚电位为IL*R10_4+0.4918
   U10-2的1脚电位为IL*R10_4+0.4918+IL*R10_3=IL(R10_3+R10_4)+0.4918
   差分输出ADin1-ADin2=IL(R10_3+R10_4)
2, AD8605偏置电流25度时最大失调电流0.5PA,-40度到85度时最大20PA,即使R10_3和R10_4完全相等,仅凭上图要测 1FA  不大可能(假如最小量程10FA).
3, AD8605在3V供电时,25度时最大输入失调电压65微伏,最小开环增益300000,
如果希望输出供模电压1V,则输入误差3.333微伏,光电管电压绝对值最大68.3微伏.
   如果光电管电压为正向68.3微伏,则光电管自身旁路电流为
    IO=Is(eV/(KT/q)-1)
    当T=27度,KT/q=26mV,S1226-8BK反向饱和电流Is=20PA,V=68.3微伏
   则IO=0.053PA,输出差分电压=(IL-IO)*(R10_3+R10_4)
   如果光电管电压为反向68.3微伏,已知S1226-8BK在10mV反压最大漏电流20PA,则反向68.3微伏最大漏电流约IO=0.137PA ,则
   输出差分电压=(IL+IO)*(R10_3+R10_4)
4, U10_2的3脚 不接地而加0.5V偏置的原因是:
  (1) 避免在光电管阳极与U10_23脚间的连线(地线)引入串模地电压,由上述3分析可知,影响很大.
  (2)AD8605虽是RAIL-TO-RAIL,但输出摆幅不完全到0.
5, 为了减小失调电流的影响,R10_3和R10_4应相等.
6, 防工频漏电,电源漏电:要开漕,包地(GUARD).
7,防辐射:屏蔽
8,为减小电阻噪声,减小介质吸收,R10_3和R10_4阻值不要太大
9,微信号测量,应采用调制技术.
10,当增益较大,应采用多级放大级联

彭建学  上海


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