Guten morgen alle zusammen, Ich habe eine Frage bezüglich Photodiode und Sättigung. Ist es möglich, dass eine negativ vorgespannte PD durch zu hohe Lichtintensität in die Sättigung geht oder gilt das nur für den Photovoltaik-Betrieb ? Ich habe mal gelesen, dass eine PD die bereits in Sättigung ist, keine weitere eintreffende Photonen absorbieren kann und somit diese weiter eintreffenden Photonen quasi in Wärme umwandelt.. Dadurch erwärmt sich wohl auch die PD etc... Steigt dann auch der temperaturabhängige Dunkelstrom so enorm, dass er sogar den worst case im Datenblatt um einiges übertrifft und somit einen großen DC Offset am Ausgang einer Photodiodenverstärkers verursacht? Ich habe nämlich einen PD-Verstärker mit einem 20 k gegenkopplungswidersrand dimensioniert und gerate in Sättigung..mehrere Vermutungen habe ich dafür und unter anderem eben diese? Oder ist die Behauptung nicht ganz korrekt?
Ja, natuerlich kann man saettigen. Man muss den Strom eben abfliessen lassen ... Wie waer's den Widerstand zb auf 100 Ohm zu setzen ? Und der Transimpedanz ist schnell genug ? Bei sehr viel Licht verwenden wir einen 50 Ohm Terminierungswiderstand und gehen dann AC gekoppelt auf einen schnellen Mikrowellen Verstaerker. Die Diode ist dann mit 12 - 15V vorgespannt.
Ok, danke schon mal für die Antwort. Ja ich könnte den Widerstand noch kleiner wählen und evtl. einen Filter benutzen. Als Verstärker benutze ich einen LF357. Den hatte ich hier noch herum liegen. Nur stellt sich jetzt noch die Frage, ob sich eine bereits in Sättigung befindende PD durch die weiterstrahlende Lichtquelle so stark erwärmen bzw überhaupt erwärmen kann, dass der Dunkelstrom einen großen DC Offset verursacht und somit die Schaltung in Sättigung Gerät obwohl schon sehr niederohmig dimensioniert wurde
Damit die Photodiode selber in die Sättigung geht braucht man eine sehr hohe Intensität - vermutlich wird man so eine Intensität nur per Laser erzeugen können. Die Erwärmung ist dann ggf. ein Problem einfach wegen der hohen Intensität, nicht weil etwas weniger Licht in elektrizität umgewandelt wird. Bei negativer Vorspannung kommt auch noch zusätzliche Leistung aus der Vorspannung so dass da die Umwandlung in Strom die Erwärmung sogar noch etwas vergrößert. Bei einer Si Photodiode ist man dann aber bereits viele Großenordnungen über dem Dunkelstrom, so dass man es nicht mehr merken kann selbst wenn der um einige Größenordungen ansteigt. Der Verstärker kann natürlich deutlich eher in die Sättigung gehen. Mit 20 K in der Rückkopplung ist man aber auch in einem Bereich wo man den Dunkelstrom eher schon nicht mehr Feststellen kann. Wenn wirklich die Erwärmung ein Problem wird, müsste man die Vorspannung reduzieren bis ggf. 0. Das eduziert die Wärmefreisetzung. Als Erwärmung in der Photodiode hat man die absorbierte Optische Leistung plus den Photostrom mal der Vorspannung (Vorspannung in Sperrichtung positiv gezählt). Wenn man mit 20 K in der Rückkopplung etwa hinkommt, dann dürfte die Erwärmung eher noch kein Problem sein. Was für eine Photodiode ist das denn ?
die PD erwärmt sich auch schon, bevor sie in Sättigung geht (Photostrom mal Sperrspannung). z.B. bei Avalanche PD kann das ein echtes Problem sein, bei "normalen" PD ist es meist nicht besonders kritisch. Mit "beliebig viel Licht" bekommst du natürlich auch jede PD zerheizt (mit beliebig viel Licht kann man ja auch Metall schneiden...) Um welche Größenordnungen geht es denn?
In meinem Fall müsste der Dunkelstrom einen Wert von ein paar hundert uA erreichen um einen sehr großen DC-Offset zu verursachen. Gemessen wurde ein kurzer und starker Lichtimpuls..eher gesagt ein Aufblitzen
In dem Fall wird man noch weit von der Sättigung der Photodiode sein, und auch die Erwärmung kann man vernachlässigen. Selbst bei einer Erwärmung um vielleicht 1 K steigt der Dunkelstrom um vielleicht 10%, also irgendwas von 0.1 nA auf 0.11 nA - weit unterhalb der Werte wo man was merkt. Der Verstärker kann natürlich in die Sättigung gehen. Wenn der Bllitz sehr kurz ist kann man da ggf. etwas mit der Kapazität in der Rückkopplung machen, um die Intensität schon da auf der passenden Zeitskala zu mitteln. Sonst geht halt weniger Verstärkung. Mit dem LF357 muss man da aber aufpassen: der ist nicht für verstärkung 1 stabil, verträgt also keine große Kapazität in der Rückkopplung. Für eine TIA ist der entsprechend auch nur in einem begrenzten Wertebereich geeignet.
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