Woran erkennt man, wie empfindlich eine Fotodiode ist?

Woran erkennt man, wie empfindlich eine Fotodiode ist?

Es gibt eine Kurve im Datenblatt Ihres Geräts, die Ihnen genau das sagt:

In Kombination mit der Zeile in der Eigenschaftentabelle, die Ihnen sagt, dass die Empfindlichkeit 0,55 A/W bei 850 nm beträgt, erhalten Sie die Empfindlichkeit bei jeder verwendeten Wellenlänge.

(Hinweis: Im Bereich der optischen Kommunikation würden wir dies als Empfindlichkeitskurve bezeichnen , nicht als Empfindlichkeitskurve . Für uns ist die Empfindlichkeit ein Maß für das minimal erkennbare Signal.)

Wenn jemand gute Ideen für Fotodioden im nahen Infrarot (800-850 nm) hat, die extrem empfindlich sind und daher eine große Reichweite von nicht viel Licht haben, was ich brauche.

Standard-Pin-Fotodioden können nicht mehr als ein Trägerpaar pro absorbiertem Photon erzeugen, daher werden Sie keine mit einer dramatisch stärkeren Reaktion als diese finden.

Wenn Sie mit einer bestimmten Wellenlänge arbeiten, können Sie möglicherweise eine mit einer Antireflexbeschichtung (AR) für diese Wellenlänge finden oder kundenspezifisch bestellen und eine Verbesserung der Empfindlichkeit um nahezu 25 % erzielen (basierend auf der Quanteneffizienzspezifikation von 80 %). für dieses Gerät). Dies wird die Kosten erhöhen.

Einige andere Lösungen:

Wie andere bereits gesagt haben, können Sie eine Avalanche-Fotodiode (APD) verwenden, die über einen internen Stromverstärkungsprozess verfügt, um die Empfindlichkeit effektiv über 1 Trägerpaar pro Photon zu erhöhen. Diese erfordern jedoch eine sehr sorgfältig kontrollierte Hochspannungsvorspannung, was Ihre Systemkosten erhöht.

Oder, wenn Ihr Problem tatsächlich darin besteht, Ihren Lichtstrahl auf den kleinen Gerätebereich zu fokussieren, könnten Sie ein größeres Gerät verwenden (das langsamer und tendenziell teurer ist).

Schließlich eine Lösung, die noch nicht in einer anderen Antwort vorgeschlagen wurde: Sie können sicher sein, dass Ihre Lichtquelle so ausgewählt ist, dass sie mit der Wellenlänge der Spitzenempfindlichkeit Ihres O / E übereinstimmt.

Ein weiterer Kommentar: Die von Ihnen verlinkte Mouser-Seite nennt dies einen Fototransistor , aber das Osram-Datenblatt nennt es nur eine Fotodiode, und seine Empfindlichkeit ist typisch für Fotodioden, nicht für Fototransistoren. Eine andere Möglichkeit, eine interne Verstärkung im Gerät zu erzielen, ist die Verwendung eines tatsächlichen Fototransistors. Ich benutze diese Geräte nicht regelmäßig, aber ich gehe davon aus, dass sie im Vergleich zu gewöhnlichen Fotodioden relativ langsam sind.

Abhängig von der Geschwindigkeit, die Sie benötigen, können Sie durchaus Pech haben.

Sie geben an, dass Ihre aktuellen Dioden "mit einer Anstiegs- und Abfallzeit von Pikosekunden" sind, während Sie eine Verbindung zu einer PD mit Anstiegs- und Abfallzeiten von 12 ns herstellen. Außerdem sagen Sie, dass Ihre PDs "teuer" sind, aber die verknüpften Einheiten kosten nur etwa 6 Dollar in Onesies, und wenn Sie denken, dass 6 Dollar für eine Fotodiode teuer sind, schlage ich vor, dass Sie etwas recherchieren müssen. Versuchen Sie es mit Digikey oder Mouser. Es ist also nicht genau klar, von welchen Fotodioden Sie sprechen.

Abgesehen davon haben Silizium-Fotodioden alle ziemlich genau die gleiche maximale Empfindlichkeit, 0,55 bis 0,65 A/W. Und Sie erhalten eine hohe Geschwindigkeit nur, indem Sie die Kapazität des Chips verringern, was eine geringe Empfindlichkeit bedeutet. Du hast also grundsätzlich 3 Möglichkeiten.

1) Gehen Sie zu einem größeren PD und akzeptieren Sie die niedrigere Geschwindigkeit. Obwohl Sie sehr schnelle Einheiten verwendet haben, haben Sie Ihr Bedürfnis nach Geschwindigkeit nicht wirklich gerechtfertigt, daher kann dies eine akzeptable Vorgehensweise sein. Wie viel Geschwindigkeit brauchen Sie wirklich?

2) Wenn Sie wirklich Anstiegs- und Abfallzeiten von ns benötigen, behalten Sie Ihre aktuelle Diode und stellen Sie eine Sammellinse bereit, um die auf die PD einfallende Lichtmenge zu erhöhen. Ja, das bedeutet, dass Sie Ihren Apparat umgestalten und etwas Optik lernen müssen, aber das sollte kein unüberwindliches Problem sein.

3) Gehen Sie zu einer APD (Avalanche Photodiode). Diese reagieren auf niedrigere Lichtverhältnisse und Sie können ziemlich schnelle Einheiten erhalten. Natürlich müssen Sie auch lernen, wie man die kleinen Kerle fährt, aber betrachten Sie es als eine Lernerfahrung.

Ich habe mich nur gefragt, was die Messung dafür ist, wie empfindlich eine Fotodiode ist

Die spektrale Empfindlichkeit wird im Datenblatt mit 0,55 Ampere pro Watt angegeben. Wenn Sie also den empfindlichen Bereich (1 mm²) mit 1 Milliwatt Licht bei etwa 860 nm beleuchten könnten , würden Sie am Ausgang 0,55 Milliampere erzeugen. Wie diese bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen abfällt, zeigen die Grafiken im Datenblatt.

Jemand hat gute Ideen für Nahinfrarot-Fotodioden (800-850 nm), die extrem empfindlich sind, also eine große Reichweite von wenig Licht haben, was ich brauche

Anfragen nach Produktempfehlungen sind off-topic. Mit einem größeren empfindlichen Bereich erhalten Sie jedoch immer mehr Signal, aber die Geschwindigkeit ist proportional langsamer.

Eine Photomultiplier-Röhre (PMT) kann eine Verstärkung von ~10^6, schnelle Anstiegszeiten (150 ps) und große empfindliche Bereiche (~10 mm Durchmesser) bieten - all diese Spezifikationen gleichzeitig!

Sie können sie verwenden, um einzelne Photonen zu erkennen (und die Ankunftszeit zu bestimmen).

Schauen Sie sich die Webseiten von Hamamatsu, Newport & Photek an.