光敏传感器虚拟实验
在固定反偏条件下测量BPW34光电流,比较跨阻增益、暗零点和输出量程。
图 1 固定反偏跨阻测量电路;线性区内运放输入维持虚地
图 2 当前反馈电阻的输出曲线,仅绘制声明的线性范围
零点与光电流记录
表 1 跨阻读数( 组)
| 身份 | 类型 | 辐照度 / (mW cm⁻²) | 输出 / V | 零点 / V | 校正光电流 / μA | 操作 |
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先关光保存暗读数,再开光测量。反馈电阻或零点改变后重新做暗校正。超出线性输出边界时不保存虚构工作点;自动扫描只保存线性场景,并标明模型来源。
与原报告观测对照
原报告56组负载电阻、端电压与10Ω取样电压另作批次处理;原器件型号与本页BPW34场景不等同。灯杆位置不是已校准辐照度。
表 2 原记录及按原图重算的回路关系
| 位置 / cm | 负载 / kΩ | 记录端电压 / V | 取样 / mV | 取样电流 / mA | 回路预测端电压 / V | 记录−回路 / V |
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这些记录不能直接作为已核实器件IV特性,且未含短路、开路、照度校准或光电效率数据。保留原值和回路差,不用它反推BPW34参数。
模型依据
$$I_{ph}\approx 50\,\frac{\mathrm{\mu A}}{\mathrm{mW\,cm^{-2}}}E_e,\quad U_{out}=-R_f(I_{ph}+I_{zero}),\quad I_{ph,obs}=\frac{U_{dark}-U_{out}}{R_f}.$$
Vishay官方BPW34数据表第2页给出25℃、950nm、反偏5V、1mW/cm²下典型反向光电流50μA;第3页图3展示该偏压与波长下近线性的光照响应。本页在0–1mW/cm²采用通过该典型点的线性教学近似,不声明单颗器件校准精度。
运放理想虚地仅在线性输出区假设成立。超出±4.5V时,偏置和输出需另建非线性电路模型,本页只报告越界状态。数据表10V反偏的暗电流规格未套入5V模型;不将lux换成任意光谱辐照度,不外推其他波长或温度。
参考资料
Vishay Semiconductors. BPW34, BPW34S Silicon PIN Photodiode. Document81521,Rev.2.1,23-Aug-2011,第1–3页. 官方数据表。