發(fā)布日期：2023-06-13 15:00:17
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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(qū)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。
下面是有關(guān)Si PD被問及次數(shù)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(xù)如何處理等（放大、I-V轉(zhuǎn)換、采集等）？
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(qū)間內(nèi)，離散性3σ的參考值約為5%。
圖1 S2386系列產(chǎn)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(qū)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(qū)域，有一個正的溫度系數(shù)。例如S1226和S1336，請參考:
圖2 PD光譜響應及不同波長下的溫度效應
- 假設Si PD直徑10mm，入射光功率相同，光斑3mm和5mm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(guān)。
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(nèi)，可以獲得的線性度范圍高于九個數(shù)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。最大的短路電流為mA級，可以參考S1133。
Si PD的響應時間主要由以下因素決定，如：CR時間常數(shù)，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： 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。
電子元器件為了免受灰塵、水分、沖擊、振動和化學物質(zhì)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(jù)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(chǎn)品：
圖3 PD的不同封裝形式
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(jié)構(gòu)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(chǎn)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(xiàn)高密度，小型化。
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(guī)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：
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(jié)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(tài)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(xù)如何處理等（放大、I-V轉(zhuǎn)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(xiàn)I/V轉(zhuǎn)換并放大，最后通過示波器顯示，或ADC采集。
