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影響硅光電二極管使用的九個問題，得了解！

2023-05-24

瀏覽量(2735)

硅光電二極管簡稱Si PD，是一種應用非常廣泛的光探測器件，作為Si PD市場的深度玩家，濱松具有上千種Si PD型號，不僅涵蓋了從紫外到近紅外直至太赫茲區域等寬廣的波長范圍，而且金屬、陶瓷、塑料封裝到表面貼裝等各種封裝類型一應俱全。

因此濱松在有關Si PD的使用方面也是獨具心得，下面就與大家一同分享有關Si PD被問及次數最高的9個問題。

Q1. 同一型號的Si PD，靈敏度會有差異嗎？

Q2. 溫度對Si PD光譜響應度的影響？

Q3. 假設Si PD直徑10 mm，入射光功率相同，光斑3 mm和5 mm輸出光電流相同嗎？

Q4. Si PD線性范圍很大嗎？

Q5. 哪些因素影響Si PD的時間特性？

Q6. 半導體元器件封裝特點？

Q7. Si PD使用時間能有多長？

Q8. 針對Si PD，是加反向偏壓使用好還是不加偏壓使用好？

Q9. Si PD類輸出的電流信號后續如何處理等（放大、I-V轉換、采集等）？



同一型號Si PD，靈敏度有差異嗎？
實際情況下，靈敏度會有一定的離散性。以S2386系列為例，在400到900 nm區間內，離散性3σ的參考值約為5%。

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圖1 S2386系列產品展示

溫度對Si PD光譜響應度的影響？

在波長短于靈敏度峰值波長的區域，光譜響應幾乎不受溫度影響；但是，在波長長于峰值敏感波長的區域，有一個正的溫度系數。例如S1226和S1336，請參考:

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圖2 PD光譜響應及不同波長下的溫度效應


假設Si PD直徑10 mm，入射光功率相同，光斑3 mm和5 mm輸出光電流相同嗎？

在二極管局部不飽和的情況下，同時光斑大小在二極管感光面80%以下，輸出光電流和光斑大小無關。



Si PD線性范圍很大嗎？
Si PD的光電流與入射光量呈很好的線性。當入射光量在10-12 W~10-2 W范圍內，可以獲得的線性度范圍高于九個數量級（取決于Si PD類型和工作電路等）。線性度的下限由噪聲等效功率（NEP）決定，而上限取決于負載電阻、反向電壓等，如公式所示。
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哪些因素影響Si PD的時間特性？
Si PD的響應時間主要由以下因素決定，如：CR時間常數，載流子擴散速率，以及耗盡層的載流子遷移時間等。另外相比于短波長的光，長波長的光的載流子擴散時間更長，因此光電二極管的響應更慢。下面的幾種方法可以提高響應速度： 
①選擇具有極間電容更低的Si PD； 
②減少負載電阻； 
③通過反向電壓降低極間電容。注意：增加反向電壓會增加暗電流。


半導體元器件封裝特點？
電子元器件為了免受灰塵、水分、沖擊、振動和化學物質等外界因素的干擾，保證元器件的正常工作，通常都要進行封裝絕緣保護。電子封裝根據材料組成主要有金屬，陶瓷，塑料基底封裝，以下是濱松常見的元器件產品：
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圖3 PD的不同封裝形式
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圖4 PD不同封裝的特點
①帶BNC連接頭：通過BNC-BNC連接線，便于同放大器或電流計直接連接；
②表面貼裝類型：結構簡單,適于各種大小、形狀的元件，焊接于PCB電路板；
③耦合閃爍體：測量閃爍體產生的熒光，用于X射線無損檢測；
④芯片尺寸封裝：封裝尺寸和芯片核心尺寸基本相同，實現高密度，小型化。


Si PD工作壽命有多長？

正常使用的條件下，Si PD的壽命基本可以認為非常長。然而，某些場景下可能使其受到的光、電、機械或熱應力等超過規定的范圍，因此限制其使用壽命。

以S5106為例，理論計算的MTTF如下：

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針對Si PD，是加反向偏壓使用好還是不加偏壓使用好？

反向偏壓情況下耗盡層寬度增加，結電容變小，響應度會相應提高，但是暗電流會變大；無偏壓狀態下暗電流能控制到很小，但是其余屬性不如有反向偏壓的情況。


Si PD類輸出的電流信號后續如何處理等（放大、I-V轉換、采集等）？
對于光功率的測量應用，Si PD類可直接通過皮安電流表讀出電流；對于光通信領域，pin型的PD用于測量高速光信號，后端需要通過高帶寬的跨阻放大器實現I/V轉換并放大，最后通過示波器顯示，或ADC采集。

關于Si PD相關的內容已經全部講解完畢，如果有任何問題都可以在評論區提問，以下濱松中國產品技術工程師會第一時間為您解答。點擊此處，了解濱松中國聯系方式。

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