光電二極管激光功率計傳感器工作原理

一、光電二極管激光功率計傳感器工作原理

光電二極管(PD)實際上就是半導(dǎo)體p-n結(jié)。當(dāng)能量足夠的光子入射到p-n結(jié)上時，會激發(fā)電子，從而產(chǎn)生電流。光電二極管可以在光伏模式或光導(dǎo)模式下工作。在光伏模式下，光電二極管的陽極和陰極與負(fù)載相連，從而提供電流。在光導(dǎo)模式下，光電二極管兩端被反向施加偏壓，反向電流的大小取決于入射光功率。反向偏壓會顯著減少光電二極管對入射光子的響應(yīng)時間。因此，光導(dǎo)模式常用于高速光電探測器。但是，PD電流對溫度的依賴性卻是光導(dǎo)模式的缺點。



功率測量應(yīng)用中，光電二極管探頭常在光伏模式下工作。在這種情況下，它的陽極和陰極與跨阻放大器的輸入端相連，放大器可將光電流轉(zhuǎn)化為電壓。光電二極管可以提供的最大光電流大概是幾毫安。光電二極管的響應(yīng)度是傳導(dǎo)電流與入射光功率之比，通常以“A/W"為單位。響應(yīng)度與制造光電二極管的材料以及入射光的波長緊密相關(guān)。光電二極管的最大輸出電流受到IPD = f(Poptical)特征曲線的線性部分限制，換言之，受到飽和效應(yīng)的限制。

如需將可以測量的最大光功率擴大到幾十毫瓦，可以在光電二極管前放置衰減片。通常情況下是使用中性密度(ND)濾光片。與響應(yīng)度類似，ND濾光片的光密度也與波長相關(guān)。隨著使用時間變長，光電二極管的響應(yīng)度會由于老化而發(fā)生改變。對于直徑很小的光束，如果入射位置不同，光電二極管探頭的均勻性差異會導(dǎo)致輸出電流的不同。如果光束直徑超過了PD探頭的有效區(qū)，可能會產(chǎn)生錯誤的讀數(shù)。

二、光電二極管激光傳感器優(yōu)缺點

1、優(yōu)點

PIN光電二極管具有高速、高靈敏度、低噪音、線性范圍廣、可靠性和穩(wěn)定性好等特點。

2、缺點

受到溫度和偏壓等因素的影響較大，會對性能產(chǎn)生較大影響，此外，制造工藝要求較高, 成本相對較昂貴。

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