4.1.1探測器伏安特性回顧及基本概念4.1.2可變電阻型探測器的偏置和設計4.1.3恒流源型探測器的偏置和設計4.1.4光生電勢型探測器的偏置和設計4.1 光電探測器的偏置電路14.1.1探測器伏安特性回顧及基本概念4.1 光電探測4.1.1探測器的伏安特性回顧及基本概念24.1.1探測器的伏安特性回顧及基本概念2可變電阻型光生電勢型

恒流型PC器件電阻型熱探測器（加偏置，不分正負）

PV器件，PMT（加反向偏置）

光電池（不加偏置

）

一、探測器的伏安特性3可變電阻型光生電勢型恒流型PC器件PV器件，PMT光1．可變電阻型探測器的伏安特性光電導探測器（光敏電阻）41．可變電阻型探測器的伏安特性光電導探測器42．恒流源型探測器的伏安特性（1）光電倍增管陽極與末極倍增極間的電壓/VI/μA52．恒流源型探測器的伏安特性（1）光電倍增管陽極與末極倍增極（2）光伏探測器

6（2）光伏探測器6（a）光電二極管7（a）光電二極管7（b）光電三極管8（b）光電三極管83．光生電勢型探測器的伏安特性光電池93．光生電勢型探測器的伏安特性光電池9靜態：當電路沒有輸入信號時（對光信號而言指恒定的或緩慢變化的光信號），電路中各處的電壓、電流都是不變的直流，稱為直流工作狀態或靜止狀態，簡稱靜態。在靜態工作情況下，負載線和伏安特性曲線的交點稱為靜態工作點。動態：當電路輸入信號后，電路中各處的電壓、電流處于變動狀態，這時電路處于動態工作狀態，簡稱動態。如在許多場合下，光電檢測電路接受到的是隨時間變化的瞬變信號或各種形式的調制光信號。在動態工作情況下，負載線和伏安特性曲線的交點稱為動態工作點。1.靜態和動態二.基本概念10靜態：當電路沒有輸入信號時（對光信號而言指恒定的或緩慢變化的電路中直流信號和交流信號是同時存在的，為了分析研究方便，將兩種信號對電路的作用分開討論，即分為直流通路和交流通路。直流通路:在直流電源作用下直流電流流過的通路，即靜態電流通路。主要用于求解靜態工作點。直流通路的確定方法:(a)將電容開路；(b)將電感短路，忽略內阻；(c)信號源短路，保留內阻。2.直流和交流通路11電路中直流信號和交流信號是同時存在的，為了分析研究交流通路:在輸入信號作用下交流電流流過的通路，即動態電流通路。主要用于確定電路的動態參數。交流通路的確定方法:(a)將電容視為短路；(b)將電感視為開路；(c)將直流電源視為短路。(小內阻)信號的不同分量可以分別在不同的通路中分析。在分析電路時，應遵循“先靜態，后動態”的原則，求解靜態工作點Q時應用直流通路，求解動態參數時應用交流通路，兩種通路必須分清，不可混淆。12交流通路:在輸入信號作用下交流電流流過的通路，即動態電流通RC耦合共射放大電路開路開路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC利用上述原則，阻容耦合共射放大電路的直、交流通路分別為:13RC耦合共射放大電路開路開路RB+ECRCC1C2T直流通道對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路14對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零RB+ECRCC1C24.1.2可變電阻型探測器的偏置和設計154.1.2可變電阻型探測器的偏置和設計15：探測器電阻：偏置電阻（或負載電阻）一、基本偏置的靜態設計1.圖解法負載回路方程伏安曲線負載線伏安特性（緩變輻射）16：探測器電阻：偏置電阻（或負載電阻）一、基本偏置的靜態設計12.解析法偏置電流輸出點電壓光敏電阻功耗入射輻射變化時，偏置電阻RL兩端的輸出信號電流、電壓變化為

？電路參數確定后，輸出信號變化與入射輻射量的變化成線性關系。

172.解析法偏置電流輸出點電壓光敏電阻功耗入射輻射變化時，設入射于光敏電阻的輻射為調制輻射正弦，RLRd~ipCdVL等效微變電路基本偏置電路二、基本偏置的動態設計18設入射于光敏電阻的輻射為調制輻射正弦，RLRd~ipCdVL輸出的交流部分電流輸出的交流部分電壓交流負載線19輸出的交流部分電流輸出的交流部分電壓交流負載線19檢測微弱信號時需考慮器件的固有噪聲：熱噪聲、產生－復合噪聲及１/f噪聲光敏電阻若接收調制輻射，其噪聲的等效電路如圖所示ipingrintinfRLRdCd考慮噪聲時的噪聲等效電路20檢測微弱信號時需考慮器件的固有噪聲：熱噪聲、產生－復合噪聲及4.1.3恒流源型探測器的偏置和設計（光電二極管）參考：孫培懋，光電技術康華光，電子技術基礎，第三版214.1.3恒流源型探測器的偏置和設計參考：孫培懋，光電技一.靜態（直流或緩慢變化輻射）（1）基本電路22一.靜態（直流或緩慢變化輻射）（1）基本電路22負載線的確定：I＝0，（N點）；

V=0,（T點）負載線的斜率：－1/Rb。當輸入光通量由Φ0作±ΔΦ緩慢改變時，在負載電阻上會產生±ΔV電壓輸出和±ΔIQ的電流信號輸出。（2）確定靜態工作點負載線和靜態工作時所對應的伏安特性曲線的交點Q即為輸入電路的靜態工作點。23負載線的確定：負載線的斜率：－1/Rb。（2）確定靜態工作點電路參數Rb對輸出信號的影響由圖可知：在一定偏壓下，隨Rb增大，輸出信號電壓范圍變大，但過拐點M后，信號會產生畸變。

M

（3）參數分析（Rb和Vb）Rb影響M24電路參數Rb對輸出信號的影響由圖可知：在一定偏壓下，隨Rb增Rb值一定時，未過拐點M之前，Vb增大使輸出信號電壓線性改善。Vb過大使功耗加大，引起PD反向擊穿。Vb影響電路參數Vb對輸出信號的影響M25Rb值一定時，未過拐點M之前，Vb增大使輸出信號電壓結論：在利用圖解法確定Rb和Vb時，應根據輸入光通量的變化范圍和輸出信號的幅度要求，使負載線稍高于拐點M，并保證Vb不大于最高工作電壓Vmax。M26結論：在利用圖解法確定Rb和Vb時，應根據輸入光通量的變化例1 用2DU測緩變輻射通量（靜態）。已知2DU的電流靈敏度，在測光范圍中最大輻射通量100μW,伏安特性曲線的拐點電壓VM=10V，若電源電壓Vb=15V。要求負載線建立在線性區內。求：（1）保證輸出電壓最大時的Rbmax=? （2）輻射通量緩慢變化10μW時，輸出電壓的變化量.

思考題27例1 用2DU測緩變輻射通量（靜態）。已知2DU的電流靈敏度解：依題畫出如下簡圖

(1).為保證2DU工作于線性區且Rb最大，過拐點作負載線，則:(2).輸出電壓:28解：依題畫出如下簡圖(1).為保證2DU工作于線性區且二、動態工作狀態設計 （動態工作點＋頻率響應）1.輸入電路動態工作點的計算原則：先直流，再交流29二、動態工作狀態設計1.輸入電路動態工作點的計算29 反偏壓PD的交變光探測基本電路（1）根據直流通路確定靜態工作點 反偏壓PD的交變光探測電路直流通路回路方程V30 反偏壓PD的交變光探測基本電路（1）根據直流通路確定靜態工斜率為－1/Rb的直流負載線和照度為E0的伏安特性曲線的交點確定靜態工作點QQ31斜率為－1/Rb的直流負載線和照度為E0的伏安特性曲（2）根據交流通路確定動態負載線和工作區域V 反偏壓PD的交變光探測基本電路 反偏壓PD的交變光探測電路交流通路在信號通頻帶范圍內，耦合電容C可以認為是短路。32（2）根據交流通路確定動態負載線和工作區域V 反偏壓PD的交交流負載線與光照度E=E0對應的伏安特性相交于Q點。交流負載線斜率由RL//Rb決定，同時為了充分利用器件的線性區間（使輸出信號最大），對應的交流負載線應通過特性曲線的轉折點M。設光照度變化：

則光照度變化范圍:

等效交流負載電阻：QM(VM)VQVb/RbIIQVQ+VmVQ-VmIQ-ImIQ+Im33交流負載線與光照度E=E0對應的伏安特性相交于Q點。設光照度（3）計算信號線性輸出最大時，負載RL上的交流輸出電壓峰值Vm、電流峰值ILm和負載功率PLQM(VM)VQVb/RbIIQVQ+VmVQ-VmIQ-ImIQ+Im（有效值）（峰值）（峰值）34（3）計算信號線性輸出最大時，負載RL上的交流輸出電壓峰值V將PL對GL求偏微分，得最大功率輸出條件為:

（4）計算負載最大功率輸出時負載RL上的輸出電壓VLmax、電流ILmax和負載功率PLmax電流由負載和偏置電阻均分35將PL對GL求偏微分，得最大功率輸出條件為:（4）計算負載大三角中（5）計算最大功率輸出時直流偏置電阻Rb0和偏置電壓Vb或當已知電源電壓Vb時，可計算出偏置電阻Rb。QM(VM)VQVb/RbIIQVQ+VmVQ-VmIQ-ImIQ+Im小三角中36大三角中（5）計算最大功率輸出時直流偏置電阻Rb0和偏置電壓2.探測電路的頻率特性計算

高頻短路列出電路的回路方程：基本電路微變等效電路SE372.探測電路的頻率特性計算

高頻短路列出電路的回路方程：基分析：不同工作狀態下的VL表示1）給定輸入光照度在負載上取得最大功率輸出時（RL=Rb，g<<Gb）38分析：不同工作狀態下的VL表示1）給定輸入光照度在負載上取得2）電壓放大時，希望負載上取得最大電壓輸出（RL>>Rb，g<<Gb）392）電壓放大時，希望負載上取得最大電壓輸出（RL>>Rb，3）電流放大時，希望負載上取得最大電流輸出（RL<<Rb，g<<Gb）403）電流放大時，希望負載上取得最大電流輸出（RL<<Rb，比較為得到足夠的信號功率和電壓，RL和Rb要大，從而降低高頻截止頻率，使通頻帶寬度降低。采用低輸入阻抗高增益的電流放大器電流放大RL<<Rb電壓放大RL>>Rb功率放大RL=Rb41比較為得到足夠的信號功率和電壓，RL和Rb要大，從而降低高頻習題1.用2CU接收激光信號，2CU的S=0.5μA/μW，Φ=25μW時，伏安特性曲線拐點電壓VM＝10V，結電容C1＝3pF，電源電壓Vb＝60V，引線分布電容C0＝7pF，設激光的輻射通量Φ=(20+5sinωt)μW，求管子在線性區，獲得最大功率時的偏置電阻Rb和負載電阻RL，VLmax，ILmax和上限截止頻率。42習題1.用2CU接收激光信號，2CU的S=0.5μA/2.PMT陽極特性為：時，IA=200μA，拐點電壓Vm＝60V，陽極電壓VA＝90V，要求在線性區內的負載電阻獲得最大的輸出電壓，求：a.直流負載Rb＝？b.如果入射的最大光通量由4×10-5lm緩變為2.5×10-5lm時（靜態工作點的改變），求輸出電壓的變化量。432.PMT陽極特性為：4.1.4光生電勢型探測器的偏置和設計（光電池）444.1.4光生電勢型探測器的偏置和設計44一.光生電勢型探測電路的靜態計算

V流過探測器的總電流：I=IP-Id（未考慮表面漏電流）1.基本電路2.回路方程其中45一.光生電勢型探測電路的靜態計算V流過探測器的總電流：I由伏安曲線，對于給定的Φ0，只要選定RL，工作點Q就能由負載線與光電池相應伏安曲線的交點決定。該點的IQ和VQ即為RL上的輸出值。相對Φ0的光通量增量±ΔΦ將形成對應的電流變化±ΔI和±ΔV。

3.確定直流負載線46由伏安曲線，對于給定的Φ0，只要選定RL，工作點由圖知：對確定的電阻RL（以RLs為例）

，當輸入光通量較小時，負載上的輸出電壓和電流隨光通量成正比例增加；當入射光通量較大時，輸出電壓和電流呈飽和狀態（非線性）。電阻越大越明顯。(1)Φ的影響4.分析輸入光通量Φ和負載電阻RL對輸出的影響47由圖知：對確定的電阻RL（以RLs為例），(1)Φ由圖知：對應相同的ΔΦ=Φ1―Φ2，當RL<RLS（臨界電阻）時，IQ、VQ與ΔΦ呈線性；當RL>RLS時，呈非線性（電壓飽和），在檢測電路中往往希望線性。（2）RL的影響48由圖知：對應相同的ΔΦ=Φ1―Φ2，（2）RL的影響VPIV/I/PRLo?ⅡⅣⅢRLs（c）在同一入射光通量下，負載電阻對光電池輸出電壓、電流、功率的影響曲線如圖所示49VPIV/I/PRLo?ⅡⅣⅢRLs（c）在同一入（c）（a）短路或線性電流放大（RL=0）電流變換狀態，負載輸出光電流最大；要求后續放大器輸入阻抗盡可能小；與入射光通量有良好的線性關系；短路狀態下器件噪聲電流較低，信噪比改善，最適用于弱光信號的檢測。三種工作狀態：50（c）電流變換狀態，負載輸出光電流最大；三種工作狀態：50當有則：（b）空載電壓輸出（I=0）利用上式，可在已知Φ、Voc時，計算另一Φˊ下的Vocˊ相減51當有則：（b）空載電壓輸出（I=0）利用上式，可在已知在第三區域可得到與輸入光通量近似成正比的信號電壓。增大負載電阻有助于提高電壓，但卻引起輸出信號的非線性畸變。因此需確定負載電阻的臨界值。（C）線性電壓輸出52在第三區域可得到與輸入光通量近似成正比的信號電壓。（C）線性圖解法計算臨界電阻RLS

由給定的Φmax，取與伏安特性曲線交于S點，得到臨界負載RLS,即臨界電阻RLS上的Vs為Φmax對應的輸出電壓變化為：IP53圖解法計算臨界電阻RLS由給定的Φmax，取與伏安特性綜上所述，線性區工作分兩種情況：

電流放大：要求RL與后級放大器的輸入阻抗盡量小，使負載線靠近電流軸以得到最大的電流輸出。輸出電流變為ISC和Φ有良好的線性關系

電壓放大：在保持良好線性情況下，有最大的電壓輸出，負載線可接近臨界負載線，則輸出電壓為:

54綜上所述，線性區工作分兩種情況：電壓放大：在保持良好線性例:光電池在光照度為100lx時，開路電壓為VOC=180mV,ISC=80μA。求在由50lx增加到200lx時，為保證線性輸出所需最佳負載電阻值和輸出電壓變化量。

思考題55例:光電池在光照度為100lx時，開路電壓為VOC=180m例:光電池在光照度為100lx時，開路電壓為VOC=180mV,ISC=80μA。求在由50lx增加到200lx時，為保證線性輸出所需最佳負載電阻值和輸出電壓變化量。

解：（1）計算200lx下的開路電壓

（2）計算線性區域內光電池的電流響應度

（3）計算無偏壓時最佳電阻和輸出電壓變化量

56例:光電池在光照度為100lx時，開路電壓為VOC=180m補充有反偏壓的光電池電路回路方程M57補充有反偏壓的光電池電路回路方程M57反偏壓輸入電路中通過轉折點M的RL可以取得比無反偏時的RL更大，ΔV的范圍也更大，可見，加反偏擴大了線性輸出電壓范圍。58反偏壓輸入電路中通過轉折點M的RL可以取得比無反偏時的RL更例:光電池在光照度為100lx時，開路電壓為VOC=180mV,ISC=80μA。求在由50lx增加到200lx時，為保證線性輸出所需最佳負載電阻值和輸出電壓變化量。若加有反偏壓Vb＝0.3V，允許選用的負載電阻RL＝？輸出電壓ΔV=?

59例:光電池在光照度為100lx時，開路電壓為VOC=例:光電池在光照度為100lx時，開路電壓為VOC=180mV,ISC=80μA。求在由50lx增加到200lx時，為保證線性輸出所需最佳負載電阻值和輸出電壓變化量。若加有反偏壓Vb＝0.3V，允許選用的負載電阻RL＝？輸出電壓ΔV=?

60例:光電池在光照度為100lx時，開路電壓為VOC=180m二.光電池交流檢測電路

輸入光照度為：直流通路（1）根據直流通路確定靜態工作點VI回路方程61二.光電池交流檢測電路輸入光照度為：直流通路（1）根據直靜態工作點：通過原點作直流負載線，與E=E0交點Q，斜率

62靜態工作點：通過原點作直流負載線，與E=E0交點Q，斜率6（2）根據交流通路確定動態負載線和工作區域交流通路63（2）根據交流通路確定動態負載線和工作區域交流通路63交流負載線：過Q點，斜率與最大輸入光功率E0+Em

對應的曲線相交于M點。

M點的電壓VM應滿足：Vm是與正弦輸入光照度對應的輸出電壓峰值.64交流負載線：過Q點，斜率與最大輸入光功率E0+Em對應的曲（3）計算負載RL上的輸出電壓Vm、電流IL和負載功率PL由圖可知:

輸出負載RL上的功率值PL為:65（3）計算負載RL上的輸出電壓Vm、電流IL和負載功率PL由（4）計算最大功率輸出時負載RL上的輸出電壓VLmax、電流ILm和負載功率PLmax將PL對GL求微分，可得最大功率輸出條件：得最大功率輸出時:

（有效值）（峰值）（峰值）66（4）計算最大功率輸出時負載RL上的輸出電壓VLmax、電流結束語當你盡了自己的最大努力時，失敗也是偉大的，所以不要放棄，堅持就是正確的。WhenYouDoYourBest,FailureIsGreat,SoDon'TGiveUp,StickToTheEnd結束語感謝聆聽不足之處請大家批評指導PleaseCriticizeAndGuideTheShortcomings演講人：XXXXXX時間：XX年XX月XX日

感謝聆聽演講人：XXXXXX時間：XX年4.1.1探測器伏安特性回顧及基本概念4.1.2可變電阻型探測器的偏置和設計4.1.3恒流源型探測器的偏置和設計4.1.4光生電勢型探測器的偏置和設計4.1 光電探測器的偏置電路694.1.1探測器伏安特性回顧及基本概念4.1 光電探測4.1.1探測器的伏安特性回顧及基本概念704.1.1探測器的伏安特性回顧及基本概念2可變電阻型光生電勢型

恒流型PC器件電阻型熱探測器（加偏置，不分正負）

PV器件，PMT（加反向偏置）

光電池（不加偏置

）

一、探測器的伏安特性71可變電阻型光生電勢型恒流型PC器件PV器件，PMT光1．可變電阻型探測器的伏安特性光電導探測器（光敏電阻）721．可變電阻型探測器的伏安特性光電導探測器42．恒流源型探測器的伏安特性（1）光電倍增管陽極與末極倍增極間的電壓/VI/μA732．恒流源型探測器的伏安特性（1）光電倍增管陽極與末極倍增極（2）光伏探測器

74（2）光伏探測器6（a）光電二極管75（a）光電二極管7（b）光電三極管76（b）光電三極管83．光生電勢型探測器的伏安特性光電池773．光生電勢型探測器的伏安特性光電池9靜態：當電路沒有輸入信號時（對光信號而言指恒定的或緩慢變化的光信號），電路中各處的電壓、電流都是不變的直流，稱為直流工作狀態或靜止狀態，簡稱靜態。在靜態工作情況下，負載線和伏安特性曲線的交點稱為靜態工作點。動態：當電路輸入信號后，電路中各處的電壓、電流處于變動狀態，這時電路處于動態工作狀態，簡稱動態。如在許多場合下，光電檢測電路接受到的是隨時間變化的瞬變信號或各種形式的調制光信號。在動態工作情況下，負載線和伏安特性曲線的交點稱為動態工作點。1.靜態和動態二.基本概念78靜態：當電路沒有輸入信號時（對光信號而言指恒定的或緩慢變化的電路中直流信號和交流信號是同時存在的，為了分析研究方便，將兩種信號對電路的作用分開討論，即分為直流通路和交流通路。直流通路:在直流電源作用下直流電流流過的通路，即靜態電流通路。主要用于求解靜態工作點。直流通路的確定方法:(a)將電容開路；(b)將電感短路，忽略內阻；(c)信號源短路，保留內阻。2.直流和交流通路79電路中直流信號和交流信號是同時存在的，為了分析研究交流通路:在輸入信號作用下交流電流流過的通路，即動態電流通路。主要用于確定電路的動態參數。交流通路的確定方法:(a)將電容視為短路；(b)將電感視為開路；(c)將直流電源視為短路。(小內阻)信號的不同分量可以分別在不同的通路中分析。在分析電路時，應遵循“先靜態，后動態”的原則，求解靜態工作點Q時應用直流通路，求解動態參數時應用交流通路，兩種通路必須分清，不可混淆。80交流通路:在輸入信號作用下交流電流流過的通路，即動態電流通RC耦合共射放大電路開路開路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC利用上述原則，阻容耦合共射放大電路的直、交流通路分別為:81RC耦合共射放大電路開路開路RB+ECRCC1C2T直流通道對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路82對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零RB+ECRCC1C24.1.2可變電阻型探測器的偏置和設計834.1.2可變電阻型探測器的偏置和設計15：探測器電阻：偏置電阻（或負載電阻）一、基本偏置的靜態設計1.圖解法負載回路方程伏安曲線負載線伏安特性（緩變輻射）84：探測器電阻：偏置電阻（或負載電阻）一、基本偏置的靜態設計12.解析法偏置電流輸出點電壓光敏電阻功耗入射輻射變化時，偏置電阻RL兩端的輸出信號電流、電壓變化為

？電路參數確定后，輸出信號變化與入射輻射量的變化成線性關系。

852.解析法偏置電流輸出點電壓光敏電阻功耗入射輻射變化時，設入射于光敏電阻的輻射為調制輻射正弦，RLRd~ipCdVL等效微變電路基本偏置電路二、基本偏置的動態設計86設入射于光敏電阻的輻射為調制輻射正弦，RLRd~ipCdVL輸出的交流部分電流輸出的交流部分電壓交流負載線87輸出的交流部分電流輸出的交流部分電壓交流負載線19檢測微弱信號時需考慮器件的固有噪聲：熱噪聲、產生－復合噪聲及１/f噪聲光敏電阻若接收調制輻射，其噪聲的等效電路如圖所示ipingrintinfRLRdCd考慮噪聲時的噪聲等效電路88檢測微弱信號時需考慮器件的固有噪聲：熱噪聲、產生－復合噪聲及4.1.3恒流源型探測器的偏置和設計（光電二極管）參考：孫培懋，光電技術康華光，電子技術基礎，第三版894.1.3恒流源型探測器的偏置和設計參考：孫培懋，光電技一.靜態（直流或緩慢變化輻射）（1）基本電路90一.靜態（直流或緩慢變化輻射）（1）基本電路22負載線的確定：I＝0，（N點）；

V=0,（T點）負載線的斜率：－1/Rb。當輸入光通量由Φ0作±ΔΦ緩慢改變時，在負載電阻上會產生±ΔV電壓輸出和±ΔIQ的電流信號輸出。（2）確定靜態工作點負載線和靜態工作時所對應的伏安特性曲線的交點Q即為輸入電路的靜態工作點。91負載線的確定：負載線的斜率：－1/Rb。（2）確定靜態工作點電路參數Rb對輸出信號的影響由圖可知：在一定偏壓下，隨Rb增大，輸出信號電壓范圍變大，但過拐點M后，信號會產生畸變。

M

（3）參數分析（Rb和Vb）Rb影響M92電路參數Rb對輸出信號的影響由圖可知：在一定偏壓下，隨Rb增Rb值一定時，未過拐點M之前，Vb增大使輸出信號電壓線性改善。Vb過大使功耗加大，引起PD反向擊穿。Vb影響電路參數Vb對輸出信號的影響M93Rb值一定時，未過拐點M之前，Vb增大使輸出信號電壓結論：在利用圖解法確定Rb和Vb時，應根據輸入光通量的變化范圍和輸出信號的幅度要求，使負載線稍高于拐點M，并保證Vb不大于最高工作電壓Vmax。M94結論：在利用圖解法確定Rb和Vb時，應根據輸入光通量的變化例1 用2DU測緩變輻射通量（靜態）。已知2DU的電流靈敏度，在測光范圍中最大輻射通量100μW,伏安特性曲線的拐點電壓VM=10V，若電源電壓Vb=15V。要求負載線建立在線性區內。求：（1）保證輸出電壓最大時的Rbmax=? （2）輻射通量緩慢變化10μW時，輸出電壓的變化量.

思考題95例1 用2DU測緩變輻射通量（靜態）。已知2DU的電流靈敏度解：依題畫出如下簡圖

(1).為保證2DU工作于線性區且Rb最大，過拐點作負載線，則:(2).輸出電壓:96解：依題畫出如下簡圖(1).為保證2DU工作于線性區且二、動態工作狀態設計 （動態工作點＋頻率響應）1.輸入電路動態工作點的計算原則：先直流，再交流97二、動態工作狀態設計1.輸入電路動態工作點的計算29 反偏壓PD的交變光探測基本電路（1）根據直流通路確定靜態工作點 反偏壓PD的交變光探測電路直流通路回路方程V98 反偏壓PD的交變光探測基本電路（1）根據直流通路確定靜態工斜率為－1/Rb的直流負載線和照度為E0的伏安特性曲線的交點確定靜態工作點QQ99斜率為－1/Rb的直流負載線和照度為E0的伏安特性曲（2）根據交流通路確定動態負載線和工作區域V 反偏壓PD的交變光探測基本電路 反偏壓PD的交變光探測電路交流通路在信號通頻帶范圍內，耦合電容C可以認為是短路。100（2）根據交流通路確定動態負載線和工作區域V 反偏壓PD的交交流負載線與光照度E=E0對應的伏安特性相交于Q點。交流負載線斜率由RL//Rb決定，同時為了充分利用器件的線性區間（使輸出信號最大），對應的交流負載線應通過特性曲線的轉折點M。設光照度變化：

則光照度變化范圍:

等效交流負載電阻：QM(VM)VQVb/RbIIQVQ+VmVQ-VmIQ-ImIQ+Im101交流負載線與光照度E=E0對應的伏安特性相交于Q點。設光照度（3）計算信號線性輸出最大時，負載RL上的交流輸出電壓峰值Vm、電流峰值ILm和負載功率PLQM(VM)VQVb/RbIIQVQ+VmVQ-VmIQ-ImIQ+Im（有效值）（峰值）（峰值）102（3）計算信號線性輸出最大時，負載RL上的交流輸出電壓峰值V將PL對GL求偏微分，得最大功率輸出條件為:

（4）計算負載最大功率輸出時負載RL上的輸出電壓VLmax、電流ILmax和負載功率PLmax電流由負載和偏置電阻均分103將PL對GL求偏微分，得最大功率輸出條件為:（4）計算負載大三角中（5）計算最大功率輸出時直流偏置電阻Rb0和偏置電壓Vb或當已知電源電壓Vb時，可計算出偏置電阻Rb。QM(VM)VQVb/RbIIQVQ+VmVQ-VmIQ-ImIQ+Im小三角中104大三角中（5）計算最大功率輸出時直流偏置電阻Rb0和偏置電壓2.探測電路的頻率特性計算

高頻短路列出電路的回路方程：基本電路微變等效電路SE1052.探測電路的頻率特性計算

高頻短路列出電路的回路方程：基分析：不同工作狀態下的VL表示1）給定輸入光照度在負載上取得最大功率輸出時（RL=Rb，g<<Gb）106分析：不同工作狀態下的VL表示1）給定輸入光照度在負載上取得2）電壓放大時，希望負載上取得最大電壓輸出（RL>>Rb，g<<Gb）1072）電壓放大時，希望負載上取得最大電壓輸出（RL>>Rb，3）電流放大時，希望負載上取得最大電流輸出（RL<<Rb，g<<Gb）1083）電流放大時，希望負載上取得最大電流輸出（RL<<Rb，比較為得到足夠的信號功率和電壓，RL和Rb要大，從而降低高頻截止頻率，使通頻帶寬度降低。采用低輸入阻抗高增益的電流放大器電流放大RL<<Rb電壓放大RL>>Rb功率放大RL=Rb109比較為得到足夠的信號功率和電壓，RL和Rb要大，從而降低高頻習題1.用2CU接收激光信號，2CU的S=0.5μA/μW，Φ=25μW時，伏安特性曲線拐點電壓VM＝10V，結電容C1＝3pF，電源電壓Vb＝60V，引線分布電容C0＝7pF，設激光的輻射通量Φ=(20+5sinωt)μW，求管子在線性區，獲得最大功率時的偏置電阻Rb和負載電阻RL，VLmax，ILmax和上限截止頻率。110習題1.用2CU接收激光信號，2CU的S=0.5μA/2.PMT陽極特性為：時，IA=200μA，拐點電壓Vm＝60V，陽極電壓VA＝90V，要求在線性區內的負載電阻獲得最大的輸出電壓，求：a.直流負載Rb＝？b.如果入射的最大光通量由4×10-5lm緩變為2.5×10-5lm時（靜態工作點的改變），求輸出電壓的變化量。1112.PMT陽極特性為：4.1.4光生電勢型探測器的偏置和設計（光電池）1124.1.4光生電勢型探測器的偏置和設計44一.光生電勢型探測電路的靜態計算

V流過探測器的總電流：I=IP-Id（未考慮表面漏電流）1.基本電路2.回路方程其中113一.光生電勢型探測電路的靜態計算V流過探測器的總電流：I由伏安曲線，對于給定的Φ0，只要選定RL，工作點Q就能由負載線與光電池相應伏安曲線的交點決定。該點的IQ和VQ即為RL上的輸出值。相對Φ0的光通量增量±ΔΦ將形成對應的電流變化±ΔI和±ΔV。

3.確定直流負載線114由伏安曲線，對于給定的Φ0，只要選定RL，工作點由圖知：對確定的電阻RL（以RLs為例）

，當輸入光通量較小時，負載上的輸出電壓和電流隨光通量成正比例增加；當入射光通量較大時，輸出電壓和電流呈飽和狀態（非線性）。電阻越大越明顯。(1)Φ的影響4.分析輸入光通量Φ和負載電阻RL對輸出的影響115由圖知：對確定的電阻RL（以RLs為例），(1)Φ由圖知：對應相同的ΔΦ=Φ1―Φ2，當RL<RLS（臨界電阻）時，IQ、VQ與ΔΦ呈線性；當RL>RLS時，呈非線性（電壓飽和），在檢測電路中往往希望線性。（2）RL的影響116由圖知：對應相同的ΔΦ=Φ1―Φ2，（2）RL的影響VPIV/I/PRLo?ⅡⅣⅢRLs（c）在同一入射光通量下，負載電阻對光電池輸出電壓、電流、功率的影響曲線如圖所示117VPIV/I/PRLo?ⅡⅣⅢRLs（c）在同一入（c）（a）短路或線性電流放大（RL=0）電流變換狀態，負載輸出光電流最大；要求后續放大器輸入阻抗盡可能??；與入射光通量有良好的線性關系；短路狀態下器件噪聲電流較低，信噪比改善，最適用于弱光信號的檢測。三種工作狀態：118（c）電流變換狀態，負載輸出光電流最大；三種工作狀態：50當有則：（b）空載電壓輸出（I=0）利用上式，可在已知Φ、Voc時，計算另一Φˊ下的Vocˊ相減119當有則：（b）空載電壓輸出（I=0）利用上式，可在已知在第三區域可得到與輸入光通量近似成正比的信號電壓。增大負載電阻有助于提高電壓，但卻引起輸出信號的非線性畸變。因此需確定負載電阻的臨界值。（C）線性電壓輸出120在第三區域可得到與輸入光通量近似成正比的信號電壓。（C）線性圖解法計算臨界電阻RLS

由給定的Φmax，取與伏安特性曲線交于S點，得到臨界負載RLS,即臨界電阻RLS上的Vs為Φmax對應的輸出電壓變化為：IP121圖解法計算臨界電阻RLS由給定的Φmax，取與伏安特性綜上所述，線性區工作分兩種情況：

電流放大：要求RL與后級放大器的輸入阻抗盡量小，使負載線靠近電流軸以得到最大的電流輸出。輸出電流變為ISC和Φ有良好的線性關系

電壓放大：在保持良好線性情況下，有最大的電壓輸出，負載線可接近臨界負載線，則輸出電壓為:

122綜上所述，線性區工作分兩種情況：電壓放大：在保持良好線性例:光電池在光照度為100lx時，開路電壓為V