Czy ten obwód fotodiody działa?

Oli wykorzystał ten obwód

w odpowiedzi, i pojawia się również dużo na zdjęciach Google. Ale czy to działa? Jeśli to zrobi, teoretyczne wyjaśnienie będzie mile widziane.

Zgodnie z tym fotodioda rzeczywiście wytwarza prąd, nawet gdy jest na nim zero woltów; to prąd zwarciowy . Zauważ, że kierunek odniesienia $I_S$ na schemacie pytania jest przeciwny do diody, więc napięcie wyjściowe wynosi:$I_{SC}$

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

Znalazłem powyżej tutaj .

Rozsądnym pytaniem jest, w jaki sposób można wytworzyć prąd o zerowym napięciu ?

Pamiętaj, że przez obszar zubożenia istnieje wewnętrzne pole E, nawet gdy zaciski diody są zwarte razem. W skrócie, generowane przez światło EHP w pobliżu obszaru zubożenia są oddzielone polem E, co powoduje akumulację ładunku po stronie P i N (w ten sposób opracowuje się O C ). Zwarcie pozwala prądowi przywrócić równowagę ładowania.$V_{OC}$

edytowane po odpowiedzi Alfreda

Klasyczny wzmacniacz odwracający wygląda następująco:

Fotodioda wytworzy prąd, który spowoduje spadek napięcia na oporniku. Opamp z ujemnym sprzężeniem zwrotnym spróbuje wyrównać oba wejścia, więc wejście odwracające będzie wynosić 0 V, a prąd przez rezystor wytworzy dodatnie napięcie wyjściowe.

Dlaczego myślałem, że drugi obwód nie zadziała? Jeśli dioda wytworzy prąd, można przypuszczać, że nastąpi również spadek napięcia. Wtedy napięcie na wejściu odwracającym byłoby wyższe od zera, a opamp, próbując to naprawić, zobaczyłby, że jego moc wyjściowa spada aż do ujemnej szyny.

Wykres Alfreda pokazuje jednak, że wejście można obniżyć do 0 V przez wyjście. Wymaga to, aby napięcie na diodzie mogło spaść do zera, podczas gdy nadal występuje prąd. Oto kolejny wykres z tego dokumentu , który potwierdza odpowiedź Alfreda:

Obwód w odpowiedzi zależy od efektu fotoelektrycznego celu wzmocnienia fotoprądu wytwarzanego przez diodę ze wzmacniaczem transimpedancyjnym.

Obwód w twoim pytaniu opiera się na efekcie fotowoltaicznym, ale obecny kierunek jest zły (rozważ ogniwo słoneczne z pojedynczą diodą) i ma to sens tylko przy skończonym wzmocnieniu (tj. Z rezystorem szeregowym z katodą). Istnieje również domniemane źródło fotoprądu równolegle z diodą.

Jak wydajna byłaby fotodioda jako źródło fotowoltaiczne Nie wiem, ale podejrzewam, że niezbyt.

EDYTOWAĆ

Z drugiej strony R1 nie jest konieczne, ponieważ nawet jeśli dioda jest zwarta, fotoprąd nadal będzie płynął (ponownie, rozważ zwarcie ogniwa słonecznego).

Pomysł obwodu uzyskałem poniżej z p253 obwodu J, „Art of Electronics”, wersja z 1989 roku. Uwaga aplikacji Sharp używa również rezystora na + Vin do wzmacniacza operacyjnego i fototranzystora, ale nie wyjaśnia, co robi.

Przetestowałem poniższy obwód z dolnym opornikiem i bez niego: nie widziałem żadnego efektu, gdy wyciągnąłem zwarcie nad dolnym opornikiem: nawet zmiany wzmocnienia. Testuję przy bardzo niskim poziomie impulsu świetlnego, używając zwykłych diod 850 nm i 830 nm jako „fotodiod”. Dostałem znacznie lepsze wykrywanie, gdy „fotodioda” została odwrócona od schematów na tej stronie. Jest to prawdopodobnie ważne tylko przy słabym oświetleniu (mniej niż 1 mW / cm ^ 2). Gdy dioda była zorientowana, jak pokazano na tej stronie, wyjście nie zostało odwrócone, w przeciwieństwie do komentarzy wszystkich. Być może producenci fotodiod oświadczają, że orientacja jest odwrotna niż jest w rzeczywistości. Kondensator 0,0001 do 0,0047 uF nad rezystorem sprzężenia zwrotnego pomógł zmniejszyć impulsy na impulsach, ale pogorszył te impulsy przy bardzo niskim poziomie oświetlenia.

Zastosowanie fototranzystora z przesunięciem wstecznym 880 nm ze wzmacniaczem operacyjnym (ryc. 13 w ostrej notatce o zastosowaniu) z diodą 830 nm zasilającą światło działało około 10 razy lepiej przy niskim poziomie światła niż zwykła dioda LED 830 nm jako detektor, jeśli impulsy byłyby większe niż około 1 ms i jeśli zastosowano kondensator nad opornikiem słabym. Wydaje się, że możliwe jest wykrycie 0,01 mW / cm ^ 2.

Wzmacniacz operacyjny to JFET dla bardzo niskich prądów wejściowych.

Nie jestem pewien, czy to pomaga, ale właśnie przetestowałem poniższy obwód na płytce ściekowej i działa dobrze. Czułość nie jest duża, potrzebuje sporo światła, aby zarejestrować cokolwiek, a odpowiedź nie jest liniowa, ale zdecydowanie mierzy, ile światła świeci na nią biała dioda LED. Opór wpływa na czułość, większy opór = bardziej czuły - dostosowywałem go, aż było to tak, jak chciałem, gdzieś około 100k-300k.

Napięcie na wyjściu wynosi około 4 V, ale myślę, że jest to ograniczenie LM358.