Confundido con el circuito amplificador de fotodiodo

Lo primero que debe comprender es que los fotodiodos se consideran dispositivos actuales. Es decir, la luz hace que los electrones se desprendan del material, y esos electrones producen un flujo de corriente, en lugar de un voltaje.

Dicho esto, la forma más sencilla de utilizar un amplificador PD / op es en modo fotovoltaico

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Observarás los dos condensadores. Cd no es un componente separado, sino que representa la capacitancia asociada con el diodo, y como el diodo es físicamente grande, la capacitancia es significativa. Sin compensación, hará que el amplificador operacional oscile. La compensación es proporcionada por Cfb. Su valor está determinado por el amplificador operacional, la capacitancia del diodo y la resistencia de realimentación, pero generalmente está en el rango pF (1 - 1000). La cosa es que, si bien evita que el circuito oscile, también ralentiza el circuito y, para grandes ganancias, esto puede ser un problema.

¿Ganancia? Esto se determina por el valor de R1, y va de la siguiente manera. Un fotodiodo producirá típicamente una corriente con una sensibilidad máxima de aproximadamente 0,6 A / W en alguna longitud de onda, donde W es la potencia óptica que cae en el diodo en vatios. La sensibilidad disminuirá para las longitudes de onda que se alejan del pico, y debe mirar la hoja de datos para tener esto en cuenta. Las PD muy pequeñas tienen áreas pequeñas, que reducen la capacitancia y permiten una mayor velocidad, pero también dificultan la intercepción de mucha potencia. Una lente en frente del PD para concentrar la luz en un área pequeña puede ser de gran ayuda. Los PD grandes hacen que sea fácil interceptar la energía, pero también tienen una capacitancia más grande que requiere un condensador de compensación más grande y produce una respuesta más lenta.

Una gran ventaja de la conexión fotovoltaica es que el amplificador operacional mantiene el voltaje en la PD esencialmente cero, lo que significa que prácticamente no hay fugas.

Si desea una alta sensibilidad (mayor PD) y una mayor velocidad, se requiere un enfoque diferente, llamado modo fotoconductor.

^{simular este circuito}

Esto se parece mucho al modo fotovoltaico, pero el PD ahora tiene un gran voltaje inverso (ish) a través de él, en lugar de cero. A medida que sucede, mantener un voltaje en un diodo como este reduce drásticamente su capacidad. Esto permite que el condensador de realimentación sea más pequeño y que el circuito funcione más rápido.

Por supuesto, como de costumbre hay una compensación. En este caso, el voltaje causa una corriente de fuga en el PD, y esto causa un desplazamiento de CC en la salida del amplificador operacional. Este desplazamiento está bloqueado por C3 en su circuito.

Mientras estoy en ello, la última etapa de su circuito no funcionará correctamente. Utiliza un comparador (o amplificador operacional) con histéresis y un punto de activación nominal de cero voltios. Si el tercer amplificador operacional (el configurado como un rectificador de precisión) tiene algún offset, o si el comparador tiene un offset, puede terminar en la posición del LED que nunca se apaga una vez que se enciende. El lado izquierdo de R9 debe configurarse a un voltaje deseado para el disparo, y este debe ser mayor que cero.

Cada diodo semiconductor es susceptible a la luz, por eso la mayoría de los no fotodiodos están empaquetados en cajas de plástico opacas oscuras.

En cambio, un fotodiodo tiene su gran área de unión expuesta a la luz y está empaquetado en una carcasa transparente.

En dirección hacia adelante, la corriente a través de un diodo es tan alta que no importa una pequeña corriente adicional causada por la luz. Pero en dirección inversa, el diodo solo permite una corriente de bloqueo inverso muy pequeña. La fotocorriente adicional fácilmente puede ser 10.000 veces más alta que la corriente inversa en la oscuridad.