Compensación de diodo de amplificador de fotodiodo

Un circuito amplificador de fotodiodo común (Horowitz and Hill 2nd edition, pg. 253 figure J) se ve así:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Actualmente estoy trabajando en un proyecto que requiere detección de energía en un láser infrarrojo (1550nm). El fotodiodo/fototransistor es de un proyecto anterior en el laboratorio en el que trabajo y no puedo encontrar su parte en ningún lado en línea.

Mi pregunta es la siguiente: Hay 3 cables. Uno de ellos es presumiblemente para conexión a tierra, y los otros dos tienen la señal a través de ellos. Supongamos que opero el fotodiodo en modo fotovoltaico. Dado que los dos conductores que tienen la señal también tienen la característica caída de diodo de 0,7 voltios, este amplificador tendrá una compensación de CC que provocará que se desvíe. ¿Cómo es posible que esto sea un circuito en funcionamiento?

Sospecho que mi malentendido se debe al hecho de que se trata de un amplificador de transimpedancia, por lo que la compensación de CC es irrelevante, pero me gustaría una aclaración y una idea.

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Como menciona JohnD, un diodo de 3 conductores es poco común, puede ser un fototransistor o contener dos diodos con un conductor común. El amplificador polariza el diodo a cero voltios, por lo que no funciona en modo fotovoltaico. La fotocorriente se escala a voltios de salida en 4.7x10 ^ 6. R1 compensa cualquier corriente de polarización, pero agrega ruido. Mantenga D1 cerca de OA1 para reducir la capacitancia parásita.

Respuestas (3)

En este circuito, la unión está generando una fotocorriente, y en el circuito anterior, el amplificador operacional generará suficiente corriente a través de la resistencia de retroalimentación para cancelar la fotocorriente de modo que el voltaje a través de la unión sea cero voltios (en el caso ideal). Eso es porque cualquier diferencia en el voltaje entre las entradas + y - se amplifica por la ganancia de voltaje muy grande del amplificador operacional y la retroalimentación sirve para que el voltaje vuelva a cero. Entonces, la única compensación que tendrá es el voltaje de compensación de entrada del amplificador operacional.

Tenga en cuenta que este no es el circuito de respuesta más rápido que puede obtener. La capacitancia de la unión es grande sin polarización, por lo que si necesita velocidad de respuesta, puede explorar un TIA con polarización inversa del fotodiodo.

Además, es relativamente poco común que un fotodiodo tenga 3 cables. ¿Estás seguro de que es un fotodiodo?

No es tan raro en los fotodiodos de laboratorio. Como sugiere el OP, el tercer cable es el caso y se usa para conexión a tierra/blindaje. Consulte, por ejemplo, las líneas de fotodiodos Thorlabs FGA y FDS thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=285
@WhatRoughBeast cierto, buen punto: me preguntaba si en realidad tenía un fototransistor con el cable base desconectado en lugar de un fotodiodo, ya que lo llama fotodiodo / fototransistor en un punto.
Encontré una hoja de datos para un fotodiodo similar y, como sugiere WhatRoughBeast, el tercer cable probablemente sea para conexión a tierra. Estoy operando bajo esa suposición.

Tal vez podría ser mejor comprar un nuevo fotodiodo. Normalmente, también debería poder tener la hoja de datos, y en la hoja de datos debería encontrar alguna información para usar el fotodiodo correctamente.

Los fotodiodos de calidad para 1550 nm son bastante caros en las busquedas que he hecho (>50 dolares)
Una alternativa podría ser leer la hoja de datos del fotodiodo que podría ser similar. Para este (ejemplo): thorlabs.com/drawings/… , la salida de información debe estar en la corriente de fuga, que da un voltaje en la resistencia RL. Y se debe aplicar un voltaje de CC en el diodo para que funcione correctamente.

Un multímetro aplica una pequeña corriente al diodo y mide la caída en 0,7 voltios. Sin embargo, esta corriente es mucho mayor que la corriente generada por la luz que incide sobre el diodo. Por lo tanto, cuando mi fotodiodo está funcionando en modo fotovoltaico, no tiene este desplazamiento. Tiene una señal de voltaje mucho más pequeña que es proporcional al número de fotones que inciden en el diodo.

No entendí cómo midió el multímetro la caída del diodo, así que pensé que la caída de voltaje de 0,7 V en el fotodiodo siempre estaba presente (como una batería). Este no es el caso, por lo que el amplificador funciona bien.

Compensación de diodo de amplificador de fotodiodo
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