Questo circuito fotodiodo funziona?

Oli ha usato questo circuito

in una risposta, e si apre molto anche sulle immagini di Google. Ma funziona? Se lo fa, una spiegazione teorica sarà benvenuta.

Secondo questo, il fotodiodo produce effettivamente una corrente anche quando ci sono zero volt attraverso di esso; è la corrente di corto circuito . Si noti che la direzione di riferimento di nel diagramma della domanda è opposta a quella di del diodo, quindi la tensione di uscita è:I S $I_S$$I_{SC}$

$V_{OUT} = - I_S \cdot R_F = I_{SC} \cdot R_F$

Ho trovato qui sopra .

Una domanda ragionevole da porsi è come può essere prodotta una corrente a tensione zero ?

Ricorda che c'è un campo E interno attraverso la regione di esaurimento anche quando i terminali dei diodi sono in corto insieme. In breve, gli EHP generati dalla luce in prossimità della regione di svuotamento sono separati dal campo E con conseguente accumulo di carica nei lati P e N (è così che viene sviluppato ). Un corto circuito consente a una corrente di ripristinare il bilancio di carica.$V_{OC}$

a cura della risposta di Alfred

Il classico amplificatore a inversione è così:

Il fotodiodo creerà una corrente, che provocherà una caduta di tensione attraverso il resistore. Un opamp con feedback negativo tenterà di rendere uguali entrambi gli ingressi, quindi l'ingresso di inversione sarà a 0 V e la corrente attraverso il resistore creerà una tensione di uscita positiva.

Perché pensavo che l'altro circuito non funzionasse? Se il diodo crea una corrente, supponiamo che ci sia anche una caduta di tensione. Quindi la tensione all'ingresso invertente sarebbe superiore a zero e l'opamp, cercando di correggerlo, vedrebbe la sua uscita scendere fino al binario negativo.

Il grafico di Alfred mostra tuttavia che l'ingresso può essere ridotto a 0 V dall'uscita. Richiede che la tensione attraverso il diodo possa scendere a zero, mentre c'è ancora corrente. Ecco un altro grafico, da questo documento , che conferma la risposta di Alfred:

Il circuito nella tua risposta si basa sull'effetto fotoelettrico per amplificare la fotocorrente prodotta dal diodo con un amplificatore di transimpedenza.

Il circuito in questione si basa sull'effetto fotovoltaico ma la direzione corrente è errata (si consideri una cella solare con un singolo diodo), e ha senso solo con guadagno finito (cioè con una resistenza in serie con il catodo). Esiste anche una sorgente di fotocorrente implicita in parallelo con il diodo.

Non so quanto sia efficiente un fotodiodo come sorgente fotovoltaica, ma non sospetto molto.

MODIFICARE

Ripensandoci, R1 non è necessario poiché anche se il diodo è in cortocircuito, la fotocorrente continuerà a fluire (di nuovo, considera di mettere in corto circuito una cella solare).

Ho avuto l'idea del circuito di seguito dal circuito p253 J, "Art of Electronics", versione 1989. La nota dell'applicazione Sharp utilizza anche un resistore sul + Vin per un amplificatore operazionale e un fototransistor, ma non spiega ciò che fa.

Ho testato il circuito sottostante con e senza il resistore inferiore: non ho potuto vedere alcun effetto quando ho estratto il corto sopra il resistore inferiore: nemmeno un cambiamento nel guadagno. Sto testando impulsi di livello di luce molto bassi, usando come normali "fotodiodi" diodi regolari da 850 nm e 830 nm. Ho ottenuto un rilevamento molto migliore quando il "fotodiodo" è stato invertito dai diagrammi di questa pagina. Ciò è probabilmente importante solo in condizioni di scarsa luminosità (meno di 1 mW / cm ^ 2). Quando il diodo era orientato come mostrato in questa pagina, l'output non era invertito, in contraddizione con i commenti di tutti. Forse i produttori di fotodiodi dichiarano l'orientamento invertito rispetto a quello che è in realtà. Un condensatore da 0,0001 a 0,0047 uF sul resistore di feedback ha contribuito a ridurre i picchi sugli impulsi, ma ha peggiorato i picchi per livelli di luce molto bassi.

L'uso di un fototransistor da 880 nm retro-distorto con l'amplificatore operazionale (fig. 13 nella nota di applicazione nitida) con un diodo da 830 nm che fornisce luce funzionava circa 10 volte meglio a bassi livelli di luce rispetto al semplice LED da 830 nm come rivelatore se gli impulsi fossero più di circa 1 ms e se è stato utilizzato un condensatore sul resistore di chargeback. Sembra che sia possibile il rilevamento di 0,01 mW / cm ^ 2.

L'amplificatore operazionale è JFET per correnti di ingresso molto basse.

Non sono sicuro se questo aiuta, ma ho appena testato il circuito qui sotto su una breadboard e funziona bene. La sensibilità non è eccezionale, ha bisogno di un bel po 'di luce per registrare qualcosa e la risposta non è lineare, ma misura sicuramente quanta luce il led bianco splende su di esso. La resistenza influenza la sensibilità, più resistenza = più sensibilità - L'ho modificata fino a quando non era come volevo, da qualche parte circa 100k-300k credo.

La tensione in uscita raggiunge il massimo intorno a 4v, ma penso che sia una limitazione LM358.