¿Los fotodiodos tienen tolerancias?

A continuación se muestra el esquema inicial de un circuito en el que estoy trabajando. Tenemos una revisión anterior de ese producto (Rev A) y dos conjuntos de productos recientes (Rev B1 y B2). Rev B1 se hizo 2 semanas antes que Rev B2. Los tres productos se prueban en el mismo sistema de calibración con la misma configuración.

Cuando mido el pin 1 del OpAmp, obtengo tres valores diferentes para cada producto. He desoldado la resistencia de 5.1Mohm y la he medido y es correcta.

Según el fabricante, los componentes de Rev B1 y B2 son del mismo lote pero se fabricaron en tiempos diferentes. Técnicamente, las tres revisiones deberían tener los mismos componentes.

Rev A (Anterior) - 1.21V/1.20V/1.21V

Rev B1 (Fabricado hace 2 semanas)- 1.15V/1.15V/1.1V

Rev B2 (Fabricado la semana pasada) - 1.05V/1.05V/1.05V

Mi pregunta es: ¿los fotodiodos tienen tolerancias? Estoy ingresando la misma cantidad de luz en cada producto, pero obtengo una salida diferente de cada versión.

Técnicamente, todas las revisiones deberían ser iguales. Como mínimo, esperaría que B1 y B2 tuvieran las mismas lecturas. Simplemente me parece muy extraño que cada grupo de productos tenga los mismos componentes, pero todos son lecturas diferentes. Esta es la primera medida que se lleva a cabo y solo se amplifica en el circuito.

¿Alguna razón de por qué sucede esto?

Ficha técnica del fotodiodo

Interfaz

Ignorar R13.

¿Siempre mide con la misma cantidad de intensidad IR? ¿Son estos los voltajes directos? El diodo se coloca en dirección inversa donde trabaja con la corriente, si lo entiendo bien. Entonces, tal vez su resistencia sea demasiado alta (dependiendo de la intensidad de su luz). ¿Está bien soldado el diodo? He visto usos similares para este diodo, ahí siempre tuviste un potenciómetro para ajustarlo, quizás consideres eso también.
Medido de la misma manera para los 9 productos de forma consecutiva. Los voltajes se miden directamente desde el pin 1 en un osciloscopio. En cuanto al potenciómetro, está en el siguiente OpAmp, TR1.
Actualmente usamos el POT para compensar las diferencias. Simplemente parece extraño que tenga diferencias entre cada producto del fotodiodo. Puedo entender si la resistencia tuviera una tolerancia, pero no la tiene. Entonces, esto deja a cada conjunto de fotodiodos emitiendo un voltaje diferente para la misma cantidad de luz de entrada.
Sí, como todo lo demás, los fotodiodos tienen tolerancias. Lo mismo ocurre con todo lo demás en el dispositivo. Cuando enumera tres voltajes de salida para cada revisión, se toma de tres unidades diferentes de cada revisión, o una unidad probada tres veces. Si es lo último, le sugiero que tome diferentes unidades y pruebe la variabilidad.
La fuente más probable de variación es el acoplamiento óptico. ¿Qué estás haciendo para garantizar que la misma fracción de luz llegue al fotodiodo en cada prueba?
Además, ¿ha tenido en cuenta la variación de corriente oscura entre los dispositivos?
@Scott: tomé 3 tableros de cada conjunto de revisión/fabricación (3 de A, 3 de B1, 3 de B2) para obtener un tamaño de muestra general. Si bien no es el más grande, me dio un patrón.
@The Photon: tenemos una "caja de prueba" que tiene un LED al final. Usamos un POT y PWM para ajustar la salida que va al sensor de fotodiodo. La salida del LED no se cambió para cada tablero y se hicieron directamente uno después del otro.

Respuestas (4)

Operar un fotodiodo en modo fotovoltaico como lo está haciendo suele ser bastante aceptable. Lo he hecho en muchos sistemas. Tiende a ser lento pero está haciendo mediciones estáticas donde la velocidad no es un problema.

La hoja de datos no es tan explícita como podría ser, pero como indica SeanJ, hay una variación significativa de sensibilidad de unidad a unidad, como es común.

La ficha técnica no indica un máximo pero si asumimos que el valor típico de 45uA está a medio camino entre el mínimo (40uA) y la sensibilidad máxima indicaría que podría haber una variación del 20% (40uA - 50uA). Estás midiendo ~15%, eso está dentro de las especificaciones.

Con resistencias de retroalimentación de alto valor, debe tener cuidado con la limpieza de la PCB, ya que las fugas a través de la resistencia reducirían la señal de salida. Intente limpiar la PCB con alcohol y vea si la salida cambia.

Otra prueba que podría hacer es inyectar una corriente en el amplificador y medir la salida. Puede inyectar una corriente usando una de las resistencias de 5.1Meg junto con una celda AA (necesita inyectar una corriente negativa). Debería obtener la misma salida que el voltaje de la batería. Esto probará si hay fugas en la PCB y el valor correcto de la resistencia. Si cubre el fotodiodo para evitar cualquier fotocorriente, probablemente podría hacerlo sin desoldar el diodo o la resistencia; si hay un problema debido a una fuga, desoldar un componente podría causar un cambio que perturbe la prueba.

¿Obtiene un cero correcto cuando no hay luz en el diodo? Si no lo hace, eso también podría indicar una fuga de PCB.

Haré las dos pruebas que me diste. Gracias por las ideas adicionales.

Como sabe, un fotodiodo está diseñado para operar en polarización inversa.

En la hoja de datos,

Dark Current 2 - 30 nA

La corriente oscura o la corriente de fuga puede ser de 2 a 30 nA

Reverse light current min 40  max 45 (Ee = 1 mW/cm2, λ = 950 nm, VR = 5 V)

La hoja de datos dice que las características del fotodiodo pueden variar.

La calibración se realiza en fibra dividiendo la señal, por ejemplo, divisor 90/10. La señal del 10 % se conecta al PD y la señal del 90 % se mide con un medidor de potencia u OSA o viceversa. Como la luz varía en intensidad, los parámetros de la curva se determinan para el PD.

La corriente de luz inversa indicada en la hoja de datos solo indica "min" y "typ", pero no "max". Esto es bastante común en las hojas de datos de fotodiodos y fototransistores. Es probable que su variación "máxima" de parte a parte sea mucho mayor que la diferencia entre "mín" y "típico".

¿Los fotodiodos tienen tolerancia?

Ellos si. No toda la variación que ve puede ser causada por los fotodiodos, pero la distribución del resultado está en el estadio correcto al menos.

Suponiendo que todo menos el fotodiodo fuera ideal, idealmente un sustrato de PCB aislante, sin contaminación, un amplificador operacional perfecto, resistencias de tolerancia del 0%, aún vería una variación similar a la que midió.

Antes era algo normal seleccionar fotodiodos para cada lote de un producto que requería una sensibilidad mejor controlada y corriente oscura sin recortar. Bien puede ser más barato agrupar los fotodiodos y elegir resistencias fijas para normalizar la compensación y la ganancia de cada contenedor, que ajustar los potenciómetros, en el costo de mano de obra, pero también en el costo de las piezas. Una resistencia fija del 0,5 % o incluso del 0,1 % sigue siendo más barata que una recortadora de calidad. Hoy en día, la calibración del sistema del lado del firmware es la opción más económica la mayor parte del tiempo.

¿Los fotodiodos tienen tolerancias?
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