Cálculo de la corriente del fotodiodo basada en A / W para simulación

El número de respuesta proporcionado en la tabla es específico para su dispositivo y es exactamente lo que necesita (pero solo en parte, consulte a continuación). No hay un parámetro "único" para todos los sensores, ya que cambia de un fabricante a otro. Esto se determina principalmente por QE (Quantum Efficiency) QE interno y externo que se incluye en el único número de capacidad de respuesta.

Lo que necesita es un mapeo de Lux a Watts, y luego los mapas de responsividad de watts a actuales.

Todos los detectores necesitarán una capa de pasivación encima de ellos para proteger el material del detector subyacente (Aquí está Si), por lo que tendrá capas de SiO2 y otro material encima. Esto es importante ya que la -QE externa se ocupa de que la luz entre el Si. Esto se explica mediante ecuaciones de Fresnel, pero se entiende mejor por la necesidad de hacer coincidir el índice de refracción en aire (~ 1.0) con el de Si (~ 3.8), el uso de recubrimientos de AR (antirreflectantes) y la interacción de La luz con las capas de pasivación afecta en gran medida al QE externo del sensor. Una vez que la luz entra en el sensor, el QE interno es ahora el factor preocupante. A medida que la luz penetra en el Si, deja un rastro de pares E / H (electrón / agujero) que luego se barren en filamentos de E en el sustrato de Si. Si bien se entiende la generación E / H, los campos E son los que determinan qué electrones / agujeros se recolectan. Si genera un par E / H pero no se recopila, entonces pierde el QE interno. Los campos eléctricos se crean a su vez a través de la distribución de dopantes y los voltajes aplicados al dispositivo.

En resumen, aunque las características de absorción del Si son bien entendidas, los diodos individuales pueden variar enormemente con el diseño. La buena noticia es que esto se puede determinar con la configuración experimental adecuada. Por ejemplo, el QE de los sensores de imagen (por ejemplo, en verde) puede variar entre los fabricantes, desde un 20% hasta un 98%. En el NIR (alrededor de 850 nm), estos valores divergen aún más del 1% al 40%.

La radiometría es la medida de la luz en unidades cuantitativas, Lux es la misma curva con la respuesta fotópica humana colocada sobre la parte superior. Considere el mapeo como un factor de atenuación sin dimensiones que depende de la longitud de onda.

Idealmente, lo que tienes es la iluminación frente a los espectros de longitud de onda, la curva fotópica de nuevo frente a la longitud de onda (que se encuentra fácilmente en línea) y la respuesta del sensor frente a la longitud de onda y, a partir de ellos, calcularías la cantidad de flujo de corriente.

Aunque tienes dos deficiencias. Uno es que no ha identificado sus espectros de iluminación y dos, el sensor solo se define en 3 puntos.

Una forma de cálculo a mano corta es usar la estimación simple (y será solo una estimación) de 1 lux = \ $ \ frac {1} {683} \ frac {watts} {m ^ 2} \ $ @ 556 nm (verde). Básicamente, esto significa que si tiene un láser verde en \ $ 1 \ frac {w} {m ^ 2} \ $, entonces aparecerá como 683 lúmenes al ojo humano.

Necesitará comprender la diferencia entre luminancia e iluminancia. Así que esto significa que también deberá indicar qué es el sistema de imágenes / colecciones y, en particular, es F / #.

Conocer la relación entre la longitud de onda y la energía para la luz \ $ E = \ frac {hc} {\ lambda} \ $ donde h = constante de planck, C = velocidad de la luz. Te permitirá determinar el flujo de fotones. Y a partir de eso, se puede generar el ruido de disparo del sistema.

Una vez que pueda proporcionar la dependencia de la longitud de onda del iluminante, la óptica de colección f / # y varias otras partes, volveré y completaré los detalles. O si desea utilizar los punteros aquí para responder la pregunta, puedo verificar la respuesta por usted.

Veo dos áreas en las que parece que tienes algunas ideas erróneas sobre cómo abordar este problema:

• Da la salida de la fuente que está midiendo en lúmenes. Lúmenes es una unidad relacionada con la percepción humana del brillo, escalada por una función que se aproxima a la respuesta del ojo humano a diferentes longitudes de onda de la luz.

  Sin embargo, un fotodiodo de silicio responderá a un espectro diferente al del ojo. En particular, un fotodiodo de silicio responderá a las longitudes de onda infrarrojas hasta aproximadamente 1 um, mientras que la longitud de onda más larga que puede ver el ojo está en algún lugar de la capa adyacente de 780 nm.

  Esto significa que si tiene una fuente caracterizada en lúmenes, tendrá que averiguar su espectro real para poder averiguar su salida en las longitudes de onda que ve su fotodiodo.

• Usted dice que no conoce la "eficiencia" de su fotodiodo. Pero demostró que conoce la capacidad de respuesta, dada en A / W. Los vatios en esta característica son los vatios de la luz aplicada al detector. Por lo tanto, la capacidad de respuesta ya contiene la eficiencia (en términos de luz que no se convierte en corriente de fotodiodo) del dispositivo. Como conoce la capacidad de respuesta, no necesita conocer la eficiencia.

Para resolver su problema, necesita conocer el espectro y la intensidad de su fuente (W / m ² ) cuando golpea el fotodiodo. La curva de respuesta del silicio frente a la longitud de onda es bien conocida , y su dispositivo seguramente seguirá esta curva de cerca si no se ha filtrado deliberadamente. Puede verificarse esto por los tres valores de respuesta diferentes dados para diferentes longitudes de onda. Es necesario integrar el producto del espectro de luz con la respuesta del fotodiodo para obtener la respuesta total.

Si su señal luminosa está golpeando el fotodiodo desde todos los ángulos (como si estuviera midiendo luz ambiental) en lugar de hacerlo en un haz estrecho (como si coloca el detector frente a una fuente de láser colimada), también necesitará para tener en cuenta la reflectividad variable de la superficie del diodo en función del ángulo de entrada.