Ersatzschaltbild einer Photodiode

Was kann ich von einem äquivalenten Schaltungsmodell einer Fotodiode wie dem folgenden lernen?

Diode

Ich bin eigentlich den ganzen Weg gegangen, angefangen von der Dotierung von Halbleitern über jeden Rauschterm bis hin zur Verstärkung.

Jetzt bin ich in der Bewerbungsphase und bin über diese Schaltung gestolpert und habe festgestellt, dass sie ziemlich verbreitet ist. Aber da ich keinen technischen Zweck darin sehe, denke ich, dass es konstruiert ist, um die Fotodiode selbst auf technische Weise zu verstehen. Aber was sagt es mir wirklich? Und warum ist fast alles parallel?

Ich habe diese EE.SE-Frage ( Ersatzschaltbild für Solarzelle ) gesehen , die ziemlich verbunden ist, sie aber nicht direkt berührt. Beantwortet wurde sie aber sowieso noch nicht.

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Genauer gesagt: Mich interessiert mehr die Strecke an sich und weniger die einzelnen Teile davon. Ich kann wahrscheinlich jeden Teil davon googeln, aber was ist mit der Schaltung selbst?

Die Schaltung scheint für sich zu sprechen. Wenn Ihre Frage lautete "Was bewirkt die Sperrschichtkapazität?", Kann Ihre Frage beantwortet werden.

Antworten (2)

Was kann ich aus einem Ersatzschaltbild einer Fotodiode lernen?

Ich glaube, du überdenkst das ein bisschen. Während ein Modell beispielsweise in einem technischen Datenblatt möglicherweise nicht von Nutzen ist, kann es für das Entwerfen von Schaltkreisen oder vielleicht für Forschungszwecke sehr nützlich sein. Es dient auch als eine Art Vorstellungsbild einer Fotodiode. Menschen sind normalerweise grafisch orientiert, und Modelle helfen normalerweise dabei, den Dingen einen Sinn zu geben.

Eine weitere wichtige Verwendung für Modelle besteht darin, zu untersuchen, wie eine Fotodiode in Verbindung mit anderen Schaltungen (z. B. einem Transimpedanzverstärker - TIA) funktionieren würde. Wir können ein Modell wie dieses verwenden, um Kriterien und Kompromisse zu konstruieren, die sich für die Anwendung als notwendig erweisen können. Beispielsweise erweist sich die Sperrschichtkapazität als sehr wichtig für die Stabilität eines TIA. Das sieht man auch am Modell R S könnte die Vorspannung verringern und möglicherweise die Anstiegs- und Abfallzeiten des Fotostroms erhöhen. Der Fotostrom scheint am besten durch eine ideale Stromquelle modelliert zu werden, was uns sagt, dass die Vorspannung wahrscheinlich keinen großen Einfluss auf den (DC) Fotostrom hat. Usw.

Eine weitere Verwendung für ein Modell sind Simulationen. Ein Spice-Simulator enthält normalerweise kein Modell für Fotodioden , und daher müssen wir es möglicherweise selbst modellieren, ähnlich wie in dem Schema in Ihrer Frage.

Und warum ist fast alles parallel?

Es stellt sich heraus, dass dies der beste Weg ist, eine Fotodiode zu modellieren. Es gibt eigentlich wenig Auswahl. Wir haben gerade bestimmte parasitäre Effekte identifiziert, und wenn wir sie modellieren, scheinen sie am besten durch Nebenschlusskomponenten dargestellt zu werden.

Danke schön! Mir ist gerade aufgefallen, dass nicht jeder Teil der Schaltung Teil der Diode selbst ist. Aber ich wundere mich über Ihre Aussage, dass die Vorspannung wahrscheinlich keinen großen Einfluss auf den (DC?) Fotostrom hat. Nach meinem Verständnis dreht sich alles um die Vorspannung (bei Sperrvorspannung).
Wenn alle Fototräger innerhalb des Verarmungsbereichs erzeugt werden, spielt es keine Rolle, wie hoch die Vorspannung ist, die Empfindlichkeit bleibt konstant und die Geschwindigkeit ändert sich. Aber ja, im Allgemeinen wird die Reaktionsfähigkeit durch die Vorspannung beeinflusst. Aber ich hatte das Gefühl, dass dies den Rahmen Ihrer Frage sprengen würde, also habe ich es bei dieser groben Annäherung belassen.

Und warum ist fast alles parallel?

So hat jemand einen Halbleiterübergang modelliert, bei dem einfallendes Licht einen Strom erzeugt, bei dem die Übergangskapazität von entscheidender Bedeutung ist und bei dem einige Leckströme empirisch beobachtet werden. Manchmal verschlingen Models einen Teil der Einsicht.

Außerdem scheinen die Widerstände für diese spezielle Konfiguration vorhanden zu sein. In den meisten Fällen, die ich beobachtet habe, ist eine Fotodiode in Sperrrichtung vorgespannt (für eine höhere Photonenumwandlungseffizienz), was R_sh unbefriedigend machen würde, da dies zu einem Gleichstrom durch den Übergang führen würde.

Vielen Dank, können Sie das unnötige R_sh bitte etwas näher erläutern? Warum verursacht eine in Sperrrichtung vorgespannte Diode einen Gleichstrom durch den Übergang? Ich meine, je nach Vorspannung fließt dort sowohl in Rückwärts- als auch in Vorwärtsrichtung ein Strom.
Nun, wenn die Diode in Sperrrichtung vorgespannt ist, kann dieser R_sh entfernt werden, wenn er einen großen Wert hat. Das Modell ist im Sperrvorspannungszustand und bei DC-Vorspannung möglicherweise noch nicht verwendbar. Es könnte auch ein Modell sein, bei dem alle DC-Spannungskomponenten eliminiert werden und nur der Effekt der DC-Vorspannung auf Cj und IL angewendet und entsprechend verwendet wird. Es geht um das, was als das Wichtigste an dem Phänomen angesehen wird, das im Modell erfasst werden soll.
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