Modellierung eines Photomultipliers in LTspice mit Basiskomponenten

Ich arbeite mit dem SensL MicroFJ-60035-TSV Photomultiplier. Einen Link zum Produkt finden Sie unten:

http://sensl.com/products/j-series/

Ich versuche, mit LTspice Modelle damit zu entwickeln, um damit eine Verstärkerschaltung der ersten Stufe zu modellieren, bin mir aber nicht sicher, wie ich sie am besten mit grundlegenden Komponenten modellieren soll. Im Moment verwende ich die folgende Schaltung als Modell; Ich habe versucht, es grob um eine Diode herum zu modellieren, da diese im Wesentlichen ähnlich wie eine funktioniert.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die Sache ist, dass ich noch nie mit Photomultipliern gearbeitet habe, daher verstehe ich nicht wirklich, was es mit Dunkelstrom, Durchbruchspannung usw. auf sich hat. Ist dies der beste Weg, einen Photomultiplier grob zu modellieren? Was kann ich tun, um das Modell angesichts der Spezifikationen genauer zu machen?

UPDATE: Ich habe etwas recherchiert und ein vorgeschlagenes SPICE-Modell für Silizium-Photomultiplier gefunden. Das Modell finden Sie unter folgendem Link:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900213007389

Dies scheint ein nützliches Modell zu sein, mit dem ich meine Entwürfe grob modellieren kann, aber ich weiß nicht, wie ich die verschiedenen Komponenten allein aus dem Datenblatt modellieren soll. Komponenten wie der Löschwiderstand und -kondensator, die Sperrschichtkapazität und der Innenwiderstand, wie können wir diese Werte aus dem Datenblatt extrapolieren?

Antworten (1)

Betrachten Sie den PM als ein Array von Zenern mit einem Vbr, der knapp über dem Schwellenwert betrieben wird, um die Photonenverstärkung, aber auch das thermische Rauschen abhängig von der Chipfläche und dem Strom, also Vbr + V, zu erhöhen.

Sie können alle internen ESRs aus den Zeitkonstanten und dem Verhältnis von Delta V/Delta I über Vbr abschätzen. Der Schwellenwert ist ein sehr niedriger Strom uA, daher ein langsamer Abfall und ein hoher ESR, während die Angriffszeit aufgrund des niedrigen ESR in Zener Vbr + V plus Photonenstrom * ESR schnell ist.

Es unterscheidet sich stark von einem PV-Panel, das unterhalb von Vbr betrieben wird, was die Leerlauf-Voc ist, und MPT liegt bei etwa 80 % Voc. Der PM wird knapp über dem Schwellenwert betrieben, wo die Reaktionszeit sowohl für die Anregung als auch für den Abfall schnell genug ist. Es unterscheidet sich auch stark von einem Si-PD, das unter Vbr mit einem niederohmigen TIA-Verstärker betrieben wird.

Jedes Element hat eine Dioden-RC-Zeitkonstante mit einem schnellen Angriff und einem langsamen Abfall, der durch die angegebenen Spezifikationen bestimmt wird. Schließen Sie sowohl den schnellen Ausgang mit Phasenumkehrtransformator ein, um den gemeinsamen DC-Fluss aufzuheben als auch die differenzielle optische HF-Antwort zu erhalten.

Verwenden Sie für die Verstärkung einen beliebigen idealen Verstärker gegen Vbr

Die Anodenkapazität nimmt in der Fläche zu, z. B. 1000 pF für 3 mm und 4000 pF für 6 mm. Alle Dioden reduzieren sich auf die niedrigste Kapazität bei der höchsten Sperrspannung, hier die zenerähnliche Vbr-Spannung und das höchste C bei 0 V. Aber jetzt wird die Leitfähigkeit von zenerähnlichen Qualitäten niedrig für eine schnelle Lichtempfindlichkeit, aber eine hohe Verstärkung des Multiplikators mit mehr Vr. oder Vbr+V. Es ist nicht wie ein normaler Zener zum Leiten großer Ströme.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung einSie können die Nebensprech-C-Werte schätzen und diese bei 0,1 % bis 1 % des Haupt-C zum Modell hinzufügen.

Sie erhalten R vom Idc-Anstieg bei 2,5 bis 5 V über Vbr und C von den Abklingzeiten. dann C2 von 2,5 bis 5 V (+Vbr) auf einer logarithmischen Skala für Übersprechen.

Daher können Sie auf Kleinsignal-BW ​​und Großsignal-Pulsantwortzeit testen, um dieselben wie die Spezifikationen zu erhalten, indem Sie einen geschalteten Strom verwenden, um Photonenpegel zu simulieren, und versuchen, dieselben wie die Spezifikationen zu erhalten.

Ich bevorzuge Falstad gegenüber Spice, aber nur, weil ich weiß, wie es schneller geht. Vspice kann jedoch größere komplexe Designs verarbeiten.

siehe http://sensl.com/downloads/ds/DS-MicroJseries.pdf

Danke für Ihre Antwort. Ihre Informationen sind hilfreich, aber ich habe Probleme bei der Konzeption des Modells. Ich verwende den Fast Output-Anschluss nicht; In meinen Entwürfen schwebt es immer, also kann ich es ignorieren. Wenn ich es als Widerstand und Stromquelle in Reihe modelliere (wobei die Stromquelle als Diode fungiert), wie kann ich dann die Kapazität am Anschluss modellieren? Wenn ich Delta V geteilt durch Delta I berechne, erhalte ich 30 MOhm für einen groben ESR-Wert, aber wie würden Sie unterschiedliche Widerstände modellieren, wenn die PM aktiv ist (basierend auf der Anstiegszeit) und wann nicht?
Ich habe einen interessanten Artikel über ein verbessertes SPICE-Modell für Silizium-Photomultiplier gefunden. Ich erwäge, dies als Vorlage für meine Simulationen zu verwenden: sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900213007389 Wenn das SiPM auf diesem Modell basiert, wie würden die von SenSL angegebenen Parameter in dieses Modell passen? Idealerweise würde ich keine parasitäre Kapazität annehmen, aber wie würde ich vorgehen, um den Löschwiderstand und die Kapazität und die anderen für die Modellierung erforderlichen Parameter zu finden?
Modellierung eines Photomultipliers in LTspice mit Basiskomponenten
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