Apakah rangkaian fotodioda ini berfungsi?


25

Oli menggunakan sirkuit ini

masukkan deskripsi gambar di sini

dalam jawaban, dan itu muncul banyak pada gambar Google juga. Tetapi apakah itu berhasil? Jika itu penjelasan teoretis akan diterima.


2
Adakah yang benar-benar mencobanya? Saya telah melihat sirkuit berevolusi yang tidak masuk akal tetapi masih berfungsi.
Rocketmagnet

@ Roket Saya baru saja membuat sirkuit dan berfungsi. Tampaknya bekerja dengan dioda menunjuk ke kedua arah, tetapi acara skematis memberikan hasil yang lebih baik (kecuali saya lupa sisi mana LED yang mana).
AndrejaKo

@Rocketmagnet - Saya juga mencobanya saat membahas pertanyaan lain . Senang orang lain benar-benar memastikannya, terima kasih Andreja.
Oli Glaser

2
Saya bertaruh bahwa kebanyakan orang yang melakukannya dengan cara ini tidak memiliki petunjuk mengapa ini bekerja.
Federico Russo

Jawaban:


23

Menurut ini, fotodioda memang menghasilkan arus bahkan ketika ada nol volt di atasnya; itu arus hubung singkat . Perhatikan bahwa arah referensi dalam diagram pertanyaan berlawanan dengan I S C dioda sehingga tegangan outputnya adalah:sayaSsayaSC

VHAIUT=-sayaSRF=sayaSCRF

masukkan deskripsi gambar di sini

Saya menemukan di atas sini .

Pertanyaan yang wajar untuk ditanyakan adalah bagaimana arus dapat diproduksi dengan tegangan nol ?

VHAIC


+1 - itu akan menjelaskan banyak hal. Saya masih ingin menyimpan beberapa scepsis saya: arus dan tanpa tegangan, bukankah itu diperuntukkan bagi superkonduktor? BTW, bisakah Anda memberikan tautan ke dokumen tempat Anda menemukannya?
stevenvh

VHAIC

5

diedit setelah jawaban Alfred

Penguat pembalik klasik seperti ini:

sirkuit

Fotodioda akan menciptakan arus, yang akan menyebabkan penurunan tegangan pada resistor. Sebuah opamp dengan umpan balik negatif akan mencoba membuat kedua input sama, sehingga input pembalik akan berada pada 0 V, dan arus melalui resistor akan membuat tegangan output positif.

Mengapa saya pikir sirkuit lain tidak akan berfungsi? Jika dioda menciptakan arus, Anda akan mengira ada penurunan tegangan juga. Kemudian tegangan pada input pembalik akan lebih tinggi dari nol, dan opamp, mencoba untuk memperbaikinya, akan melihat outputnya turun sampai ke rel negatif.

Grafik Alfred menunjukkan bahwa input dapat didorong ke 0 V oleh output. Ini mensyaratkan bahwa tegangan melintasi dioda dapat turun ke nol, sementara masih ada arus. Ini grafik lain, dari dokumen ini , yang mengkonfirmasi jawaban Alfred:

masukkan deskripsi gambar di sini


LED dalam cahaya terbalik + menciptakan arus negatif dari katoda ke anoda, sehingga opamp menghasilkan arus positif = tegangan melintasi resistor untuk mengimbangi.
Oli Glaser

@ Oli - ya, itulah yang saya katakan dalam jawaban juga. Tetapi apakah itu juga berlaku untuk rangkaian dalam pertanyaan. Output akan turun jika input pembalik> input non-pembalik.
stevenvh

Saya melihat - ya, itu harus turun jika LED adalah sebaliknya sehingga Anda membutuhkan rel ganda. Saya baru saja mengkonfirmasi ini dengan pengaturan saya.
Oli Glaser

Saya harus memberikan ini -1, karena rangkaian jelas bekerja. Opamp tertarik untuk menyamakan arus yang dihasilkan oleh dioda. Hanya perlu mengatur outputnya untuk apa pun yang diperlukan untuk melakukan ini melalui Rf.
Oli Glaser

@Li - Saya merasa sulit untuk percaya itu benar-benar berfungsi. Seperti dalam xAA memberi Anda mV keluar, dan 2xAA akan memberi Anda 2MV keluar. Itu akan membutuhkan penjelasan yang lebih baik daripada uraian saya tentang cara kerja penguat pembalik.
stevenvh

2

Sirkuit dalam jawaban Anda bergantung pada efek fotolistrik untuk memperkuat arus yang dihasilkan oleh dioda dengan penguat transimpedansi.

Sirkuit dalam pertanyaan Anda bergantung pada efek fotovoltaik tetapi arah saat ini salah (pertimbangkan solarcell dengan dioda tunggal), dan itu hanya masuk akal dengan gain yang terbatas (yaitu dengan resistor dalam rangkaian dengan katoda). Ada juga sumber foto arus tersirat secara paralel dengan dioda.

Seberapa efisien fotodioda sebagai sumber fotovoltaik yang saya tidak tahu, tetapi saya kira tidak terlalu.


EDIT

Sirkuit penguat fotovoltaik

Pada pemikiran kedua, R1 tidak diperlukan karena bahkan jika dioda disingkat, arus listrik masih akan mengalir (sekali lagi, pertimbangkan untuk memendekkan sel surya).


@stevenvh - Ya, ini akan berlaku untuk setiap sumber tegangan yang terhubung ke amp pembalik tanpa resistor input.
MikeJ-UK

2
@stevenvh - Saya baru menyadari bahwa dioda foto volta benar-benar sumber arus dan bukan sumber tegangan sehingga komentar saya sebelumnya tidak berlaku.
MikeJ-UK

1

Saya mendapat ide rangkaian di bawah ini dari sirkuit P253 J, "Seni Elektronik", versi 1989. Catatan aplikasi Sharp juga menggunakan resistor pada + Vin untuk op amp dan phototransistor, tetapi tidak menjelaskan apa yang dilakukannya.

Saya menguji rangkaian di bawah ini dengan dan tanpa resistor bawah: Saya tidak bisa melihat efek ketika saya menarik pendek di atas resistor bawah: bahkan tidak ada perubahan dalam gain. Saya menguji pada pulsa level cahaya yang sangat rendah, menggunakan dioda 850 nm dan 830 nm biasa sebagai "fotodioda". Saya mendapat deteksi yang lebih baik ketika "fotodioda" terbalik dari diagram di halaman ini. Ini mungkin penting hanya dalam tingkat cahaya rendah (kurang dari 1 mW / cm ^ 2). Ketika dioda berorientasi seperti yang ditunjukkan pada halaman ini, outputnya adalah tidak terbalik, bertentangan dengan komentar semua orang. Mungkin produsen fotodioda menyatakan orientasi terbalik dari apa yang sebenarnya. Kapasitor 0,0001 hingga 0,0047 uF pada resistor umpan balik membantu mengurangi lonjakan pulsa, tetapi membuat lonjakan lebih buruk untuk tingkat cahaya yang sangat rendah.

Menggunakan fototransistor 880 nm yang bias belakang dengan op amp (gambar 13 pada catatan aplikasi yang tajam) dengan dioda 830 nm yang memasok cahaya bekerja sekitar 10 kali lebih baik pada tingkat cahaya rendah daripada LED biasa 830 nm sebagai detektor jika pulsa lebih dari sekitar 1 ms, dan jika kapasitor di atas resistor feeback digunakan. Sepertinya 0,01 mW / cm ^ 2 deteksi dimungkinkan.

Op amp adalah JFET untuk arus input yang sangat rendah.

fotodetektor sangat sensitif


Desain apa? Skema yang menunjukkan apa yang Anda bicarakan akan membuat poin Anda lebih jelas.
The Photon

Desain ini. Cukup masukkan 1 resistor di mana saya ditunjukkan. Inilah catatan aplikasi yang tajam, gambar 13. physlab.lums.edu.pk/images/1/10/Photodiode_circuit.pdf
scott roberts

1. Jawaban di sini diharapkan lengkap dalam diri mereka sendiri. Tidak ada urutan pasti dari jawaban yang berbeda, jadi jika Anda merujuk ke jawaban lain sebagai "di atas", atau "di bawah" atau "ini", sebagian besar pembaca tidak akan tahu apa yang Anda bicarakan. Juga, ketika Anda memiliki perwakilan, skema harus diedit ke jawaban Anda. 2. Saya tidak melihat hubungan antara + Vin dan dioda pada gambar yang Anda rujuk, jadi masih belum jelas apa yang Anda bicarakan. Jika Anda membuat skema yang menunjukkan apa yang Anda maksud dan mengunggah ke Imgur atau layanan serupa, kami dapat mengedit jawaban Anda untuk menempatkan gambar sejajar.
The Photon

OK, skematis ditambahkan ke pos asli saya.
scott roberts

Jauh lebih mudah untuk memahami apa yang Anda sarankan sekarang. Tapi masih ada 0 bias di seluruh fotodioda (yang ditanyakan OP). Dan apa keuntungannya dibandingkan dengan hanya memiliki 9,4 MOhm di jalur umpan balik?
The Photon

0

Tidak yakin apakah ini membantu tetapi saya baru saja menguji rangkaian di bawah ini di papan tempat memotong roti dan berfungsi dengan baik. Sensitivitasnya tidak besar, perlu sedikit cahaya untuk mendaftar apa pun dan responsnya tidak linier tetapi pasti mengukur seberapa banyak cahaya yang dipimpin oleh putih bersinar di atasnya. Perlawanan mempengaruhi sensitivitas, lebih banyak perlawanan = lebih sensitif - saya men-tweak itu sampai seperti yang saya inginkan, sekitar 100k-300k saya pikir.

Tegangan pada output maxes sekitar 4v tapi saya pikir itu adalah batasan LM358.

Skema cerdik

Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.