二极管的识别与检测 教案
教 案 设 计
学 科
汽车电工电子技术基础 授课班级 (不填） 教学性质
常规 教学地点 (不填） 授课教师 （不填） 课 题
二极管的识别与检测 课时说明 共 2 课时
教学目的 1.
了解二极管的种类及符号 2.
了解二极管的型号及命名方法 3.
掌握二极管的基本参数 4.
掌握二极管的特点 5. 掌握二极管的引脚判断和检测方法
教学重点
1. 二极管的基本参数
2. 二极管的特点
3. 二极管的引脚判断和检测方法 教学难点 1. 二极管的特点
2. 二极管的引脚判断和检测方法
教学过程
一、导入新课
1.回顾前面课程，常用电子元器件电阻，电位器，电容，开关，继电器的外观及功能参数。（分别叫同学复述）
2.提问：在电路中还有一个非常重要的电子元件用在整流电路中是哪种元件？ （二极管）
3.案例导入。教材P70页
二、学习新课
一、二极管种类及符号
1.晶体二极管简称二极管，是一种最常见的半导体器件，只有一个PN 结。
晶体：固体的一种，具有以下三种特点 一定的几何外形 固定的熔点 各向异性 半导体：相对于导体和绝缘体来说的，导电性能介于导体和绝缘体之间的一种材料 PN 结：P 半导体和N 半导体结合形成一个空间电荷区也叫耗尽层
特点：单向导电
视频教学讲解：PN 结的形成
2.晶体二极管种类
A.按外观不同分为：玻璃壳二极管 朔封二极管 金属二极管 大功率螺栓二极管和面接
触型二极管
B.按材料不同，可分为锗管和硅管
C.按功能与用途不同，可分为一般二极管（检波二极管，整流二极管，开关二极管等），特殊二极管（稳压二极管，敏感二极管，变容二极管，发光二极管，光电二极管，激光二极管等）
3.二极管的符号
二极管的文字符号是“VD”
4.国产二极管的型号命名
二极管型号意义见表 2-3-1
5.型号命名练习
2AP9 2C255A 2CK71B 2DP4A
二、二极管的参数
1.最大整流电流（I FM）
是指二极管长时期连续工作时，允许正向通过PN结的最大平均电流。在使用中，实际工
,否则会烧坏二极管。
作电流应小于二极管的I
FM,
2.最大反向电压（U RM）
是指反向加在二极管两端而不至于引起PN结被击穿的最大电压。实际选用中应选用U RM 大于2倍的二极管。
3.最高工作频率（f M）
视频教学分析：二极管的主要参数
4.二极管的极性
二极管两引脚有正，负之分：
三、二极管特点
1.单向导电性
二极管是非线性半导体器件。一般情况下只允许电流从正极流向负极，不允许电流从负极流向正极。
2.非线性特性
也就是说电流和电压的关系不是线性的，是非线性的，有个阀值电压，如下图：
四、二极管的引脚判断和检测
A.二极管的检测和引脚判别
1.第一步，万用表“R×1K”档或“R×100档”，并进行欧姆调零；
2.第二步，表笔正反两次测试二极管，看阻值变化
3.第三步，看测试结果，测得有一定阻值的，黑表笔端为正，红表笔为负；
B.锗管与硅管的判别
用万用表“R×1K”档测量，如果正向电阻小于1KΩ,为锗管，如电阻为1K~10KΩ,则为硅管。
三、探讨与研究
1.外观上看二极管是不是就是二个引脚？使用二极管时是否要考虑方向？
2.请分别说明下列二极管的含义：
2AP76B 2DS2A
四、归纳小结
实验二极管和三极管的识别与检测实验报告
实验 二极管和三极管的识别与检测 一、实验目的 1.熟悉晶体二极管、三极管的外形及引脚识别方法。 2.熟悉半导体二极管和三极管的类别、型号及主要性能参数。 3.掌握用万用表判别二极管和三极管的极性及其性能的好坏。 二、实验仪器 1.万用表 2.不同规格、类型的半导体二极管和三极管若干。 三、实验步骤及内容 1.利用万用表测试晶体二极管 （1）鉴别正负极性 机械万用表及其欧姆档的内部等效电路如图所示。 图中E 为表内电源，r 为等效内阻，I 为被测回路中的实际电流。由图可见，黑表笔接表内电源的正端，红表笔接表内电源的负端。将万用表欧姆档的量程拨到100?R 或K R 1?档，并将两表笔分别接到二极管的两端如图所示，即红表笔接二极管的负极，而黑表笔接二极管的正极，则二极管处于正向偏置状态，因而呈现出低电阻，此时万用表指示的电阻通常小于几千欧。反之，若将红表笔接二极管的正极，而黑表笔接二极管的负极，则二极管被反向偏置，此时万用表指示的电阻值将达几百千欧。 电阻小电阻大 （2）测试性能 将万用表的黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极，可测得二极管的正向电阻，此电阻值一般在几千欧以下为好。通常要求二极管的正向电阻愈小愈好。将红表笔接二极管正极，黑表笔接二极管负极，可测出反向电阻。一般要求二极管的反向电阻应大于二百千欧以上。 若反向电阻太小，则二极管失去单向导电作用。如果正、反向电阻都为无穷大，表明管子已断路；反之，二者都为零，表明管子短路。 2.利用万用表测试小功率晶体三极管 （1）判定基极和管子类型 由于基极与发射极、基极与集电极之间，分别是两个PN 结，而PN 结的反向电阻值很大，正向电阻值很小，因此，可用万用表的100?R 或K R 1?档进行测试。先将黑表笔接晶体管的某一极，然后将红表笔先后接其余两个极，若两次测得的电阻都很小，则黑表笔接的为NPN 型管子基极，如图所示，若测得电阻都很大，则黑表笔所接的是PNP 型管子的基极。若两次测得的阻值为一大一小，则黑表笔所接的电极不是三极管的基极，应另接一个电极重新测量，以便确定管子的基极。
基于光电二极管反偏的光电检测电路的噪声分析
基于光电二极管反偏的光电检测电路的噪声分析 发表时间：2017-03-09T11:18:47.780Z 来源：《电力设备》2017年第1期作者：王风敏 [导读] 在光电检测电路设计时，应该尽可能地减小噪声，从而提升系统的检测分辨率和信噪比。 （池州学院安徽池州 247100） 摘要：噪声是目前影响光电检测电路检测性能的重要因素，在光电检测电路设计时，应该尽可能地减小噪声，从而提升系统的检测分辨率和信噪比。为此，本文就对基于光电二极管反偏的光电检测电路的噪声进行了分析，首先简单介绍了光电二极管检测电路，然后对基于光电二极管反偏的光电检测电路设计进行了分析，随后探讨了光电检测电路的噪声，最后提出了光电检测电路的总噪声及低噪声的设计原则，旨在为低噪声光电检测电路的设计提供帮助。 关键字：噪声；光电检测电路；光电二极管；反偏 引言 现如今，光电检测技术已经被广泛地应用于诸多领域，从理论的角度分析而言，利用光电检测电路能够将任何存在光辐射信号地方的信号检测出来。然而，在实际检测过程中，经光电二极管转换的光电信号是非常微弱的，经常出现被检测信号被噪声淹没的情况，严重影响的光电检测电路的检测能力。因此，对光电检测电路的噪声进行分析具有非常重要的意义。 1.光电二极管检测电路 1.1光电二极管工作原理 光电二极管主要是利用半导体通过光电效应实现光信号到电信号的转换。受热运动的影响，耗尽层两侧没有电场的中性区域内有一些以扩散运动方式的空穴与光生电子进入到耗尽层，然后受电场的作用形成扩散电流，且方向与漂移电流相一致。光生电流为扩散电流分量与漂移电流分量的总和。所以，当N层和P层的连接电路打开时，在它们的两端会产生一定的电动势，而该效应则被称之为光电效应。当P 层与N层的连接电路出现闭合时，N区的过剩电子与P区的空穴电流会相互流动，从而形成一种光生电流。光生电流会随着入射光的变化而进行线性改变，从而实现光信号到电信号的转变。 1.2低噪声光电检测线路设计的意义 通常情况下，通过光电二极管转换而得到的光电信号是较为微弱的，且在光电信号的检测极易受到噪声的干扰。实际情况表明，当通过光电来检测相关线路时，其中光电转换器件的前置放大电路噪声往往会对整个系统产生较为严重的影响，因此，要想提升系统的检测分辨率和信噪比，在设计光电检测电路时，必须尽量地降低噪声。 1.3噪声的实用性分析 通过分析光电检测电路中噪声产生的原因，并对其噪声特点进行分析，并针对电路设计过程中有可能出现的所有问题，尽可能地降低电路噪声，从而确保西戎检测分辨率与信噪比的提高。现如今，诸多领域中都涉及到了微弱光信号的检测，当然检测方法也是各式各样的，但就实际应用效果来看，一部分常用检测方法的灵敏度不是很高，在工作中往往无法满足相关要求，而利用光电技术对微弱信号进行检测，具有较高的精度和稳定性。 2.基于光电二极管反偏的光电检测电路设计 光电二极管的工作状态在光电检测电路中存在反偏、无偏、正偏三种。当光电二极管处于反偏状态时，在反偏偏压的作用下，光生截流子的运动会加快，与其它两种状态相比较而言，所产生的光电流更大，更有利于弱光条件下的检测。本文所研究的基于光电二极管反偏的光电检测电路的设计思路为：首先采用光电二极管连接反向高压，对微弱光信号进行探测，实现光信号到电流信号的转换；然后，再利用三极管实现电信号的流压转换；最后，再通过运算放大器来放大电压，从而完成对弱光信号检测。光电检测电路中的所有期器件都不可避免会产生相应的噪声，从而对整个电路的噪声输出产生不良的影响，下面本文就电路的噪声进行进一步分析。 3.光电检测电路的噪声 3.1光电二极管的噪声 （1）热噪声。热噪声指的是导电材料两端因其中截流子的不规则热运动而产生涨落的电流或电压，并且电流或电压的涨落是随机的。材料的噪声等效带宽、电阻及温度是决定材料热噪声电压的主要因素，其中电阻是主要的热噪声源，在电阻不变的情况下，减少温度及噪声等效带宽能够使热噪声得到有效地减少。 （2）散粒噪声。散粒噪声是指导电材料中由于光生截流子流动与形成密度的涨落而产生的噪声，散粒噪声电流和电压均方值取决于通过光电二极管的电流和噪声带宽，并且散粒噪声电压与电流的均方值与电流及噪声带宽呈正比例关系，减少电流和噪声带宽能够使散粒噪声得到有效地降低。在光电检测电路中，散粒噪声电流与热噪声电流是相互独立的，总电流的均方值为散粒噪声电流均方值与热噪声电流均方值之和。 3.2三极管的噪声 三极管的噪声主要取决于工作电流、发射结阻抗以及基区电阻等参数，光电检测电路设计时，应该选用噪声系数较小的三极管，同时，在对负载电阻的阻值进行确定时，需要对噪声与三极管静态放大倍数之间的关系进行充分地考虑，从而实现电路设计优化。 3.3运算放大器的噪声 光电检测电路中的运算放大器是由电容、电阻、晶体管等集成的，其中电阻和晶体管分别会产生相应的热噪声和散粒噪声。运算放大器的输出噪声电压与其自身的增益、带宽、模型以及反馈电阻等因素有关。在光电检测电路设计时，其它需求条件都满足的情况下，运算放大器应尽可能地选用小的，同时放大倍数确定后，对电路阻值进行调整时，应尽可能地减少反馈电阻的阻值，从而实现电路噪声的减少。 4.光电检测电路的总噪声及低噪声的设计 通过上文分析，我们不难得出光电检测电路主要包括光电二极管、三极管流压转换以及运算放大器三个模块，在对整个电路的噪声进行分析时，必须对这三部分进行级联。除与电路器件自身相关之外，光电检测电路的输出噪声电压还与其它众多因素相关联。（1）从理论的角度来看，三极管的负载电阻与其静态增益的并联值越小，电路噪声越小，越有利于检测，然而随着负载电阻与静态增益的减小，输出信号也在随之变小。因此，在实际条件过程中，应该首先尽可能地满足负载电阻的值，然后再结合负载电阻对静态增益进行调节。（2）从
硅光电二极管在光电检测电路中的应用研究_付文羽
第20卷 第5期 许昌师专学报 Vol.20.No.5 2001年9月 JOURNAL OF XUCHANG TE AC HERS C OLLE GE Sep.,2001 文章编号:1000-9949-(2001)05-0019-04 硅光电二极管在光电检测电路中的应用研究 付文羽,彭世林 (庆阳师范高等专科学校物理系,甘肃西峰745000) 摘 要:分析了光电检测时硅光电二极管线性响应及噪声特性,给出了硅光电二极管的线性 度及信噪比公式,并结合噪声E n—I n模型[1],对光电二极管用于光电检测时影响电路信噪比的 因素进行了探讨. 关键词:光电检测;信噪比;噪声模型 中图分类号:TN710.2 文献标识码:A 0 引言 硅光电二极管由于响应快、灵敏度高、性能稳定、测量线性好、噪声低而被广泛用于光电检测电路中,尤其在激光通讯测量中,通常要测量微瓦以下的光信号,就更离不开硅光电二极管.质量好的硅光二极管用于激光功率测量时,测量下限可达10-8W,分辨率可达10-12W.在许多场合,光电检测电路接收到的是随时间变化的光信号,其特点是:单一频率或包含着丰富的频率分量的交变信号,当信号很微弱时,由于背景噪声和电路热噪声的影响,还需要对信号进行低噪声处理、放大.因此,在交变光电信号作用下,怎样正确选择硅光电二极管的参数,以获得最小非线性失真信号及信号检测的灵敏度就成为人们所关心的问题. 1 硅光电二极管的基本结构及等效电路 光电二极管是一种光电转换器件,其基本原理是当光照射在P—N结上时,被吸收的光能转变为电能,这是一个吸收过程,与发光二极管的自发辐射和激光二极管的受激幅射过程相逆.P—N型硅光电二极管是最基本和应用最广的管子.基本结构如图1所示,它是在N型硅单晶片的上表面扩散一薄层P型杂质,形成P+型扩散层.由于扩散,在P+区和N型区形成一个P+N结.P+区是透明的,光子可以通过P+区到达PN结区产生光电子.在N型硅单晶下表面扩散N型杂质以形成高浓度的N+扩散区,以便给金属电极提供良好的电接触.另一种常用的硅光电二极管是P—I—N型硅光电二极管,其结构同P—N型类似.位于P层和N层之间的耗尽层由本征半导体构成,可以提供一个较大的耗尽深度和较小的电容,适合于反向偏压工作.硅光电二极管的等效电路如图2所示,图中I s为电流源,它是硅光电二极管接收辐射后所产生的光电流I p和暗电流I d以及噪声电流I n之和,即: 图1 平面扩散型PN结光电二极管结构图图2 硅光电二极管等效电路 收稿日期:2001-03-19 作者简介:付文羽(1963-),男,甘肃宁县人,庆阳师专物理系讲师,工程硕士,主要从事光电检测与传感技术应用研究.
二极管的识别与检测
二极管的识别与检测 一、晶体二极管的识别方法及其作用 晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如：D5表示编号为5的二极管。 1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。 晶体二极管按作用可分为：整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等。 2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。 3、测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。 4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下： 型号1N40011N40021N4003 1N40041N40051N4006 1N4007 耐压（V）50100200400600800 1000 电流（A）均为1 5、什么是阻尼二极管 1．阻尼二极管的特点及应用：阻尼二极管类似于高频、高压整流二极管，其特点是具有较低有电压降和较高的工作频率，且能承受较高的反向击穿电压和较大的峰值电
流。阻尼二极管主要用在电视机中，作为阻尼二极管、升压整流二极管或大电流开关二极管使用。图4-53是阻尼二极管的外形。 2．常用的阻尼二极管：常用的阻尼二极管有2AN系列、2CN系列、2DN系列和BS系列等，表4-48是部分阻尼二极管的主要参数。
实验二 二极管和三极管的识别与检测实验报告
实验二 二极管和三极管的识别与检测 一、实验目的 1.熟悉晶体二极管、三极管的外形及引脚识别方法。 2.熟悉半导体二极管和三极管的类别、型号及主要性能参数。 3.掌握用万用表判别二极管和三极管的极性及其性能的好坏。 二、实验仪器 1.万用表 2.不同规格、类型的半导体二极管和三极管若干。 三、实验步骤及内容 1.利用万用表测试晶体二极管 （1）鉴别正负极性 万用表及其欧姆档的内部等效电路如图所示。 图中E 为表内电源，r 为等效内阻，I 为被测回路中的实际电流。由图可见，黑表笔接表内电源的正端，红表笔接表内电源的负端。将万用表欧姆档的量程拨到100?R 或K R 1?档，并将两表笔分别接到二极管的两端如图所示，即红表笔接二极管的负极，而黑表笔接二极管的正极，则二极管处于正向偏置状态，因而呈现出低电阻，此时万用表指示的电阻通常小于几千欧。反之，若将红表笔接二极管的正极，而黑表笔接二极管的负极，则二极管被反向偏置，此时万用表指示的电阻值将达几百千欧。 电阻小电阻大 （2）测试性能 将万用表的黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极，可测得二极管的正向电阻，此电阻值一般在几千欧以下为好。通常要求二极管的正向电阻愈小愈好。将红表笔接二极管正极，黑表笔接二极管负极，可测出反向电阻。一般要求二极管的反向电阻应大于二百千欧以上。 若反向电阻太小，则二极管失去单向导电作用。如果正、反向电阻都为无穷大，表明管子已断路；反之，二者都为零，表明管子短路。 2.利用万用表测试小功率晶体三极管 （1）判定基极和管子类型 由于基极与发射极、基极与集电极之间，分别是两个PN 结，而PN 结的反向电阻值很大，正向电阻值很小，因此，可用万用表的100?R 或K R 1?档进行测试。先将黑表笔接晶体管的某一极，然后将红表笔先后接其余两个极，若两次测得的电阻都很小，则黑表笔接的为NPN 型管子基极，如图所示，若测得电阻都很大，则黑表笔所接的是PNP 型管子的基极。若两次测得的阻值为一大一小，则黑表笔所接的电极不是三极管的基极，应另接一个电极重新测量，以便确定管子的基极。
实验二极管和三极管的识别与检测实验报告
实验二极管和三极管的识别与检测实验报告实验二极管和三极管的识别与检测 一、实验目的 1.熟悉晶体二极管、三极管的外形及引脚识别方法。 2.熟悉半导体二极管和三极管的类别、型号及主要性能参数。 3.掌握用万用表判别二极管和三极管的极性及其性能的好坏。 二、实验仪器 1.万用表 2.不同规格、类型的半导体二极管和三极管若干。 三、实验步骤及内容 1.利用万用表测试晶体二极管 （1）鉴别正负极性
机械万用表及其欧姆档的内部等效电路如图所示。 图中E为表内电源，r为等效内阻，I为被测回路中的实际电流。由图可见，黑表笔接表内电源的正端，红表笔接表内电源的负端。将万用表欧姆档的量程拨到R?100或R?1K档，并将两表笔分别接到二极管的两端如图所示，即红表笔接二极管的负极，而黑表笔接二极管的正极，则二极管处于正向偏置状态，因而呈现出低电阻，此时万用表指示的电阻通常小于几千欧。反之，若将红表笔接二极管的正极，而黑表笔接二极管的负极，则二极管被反向偏置，此时万用表指示的电阻值将达几百千欧。 （2）测试性能 将万用表的黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极，可测得二极管的正向电阻，此电阻值一般在几千欧以下为好。通常要求二极管的正向电阻愈小愈好。将红表笔接二极管正极，黑表笔接二极管负极，可测出反向电阻。一般要求二极管的反向电阻应大于二百千欧以上。 若反向电阻太小，则二极管失去单向导电作用。如果正、反向电阻都为无穷大，表明管子已断路；反之，二者都为零，表明管子短路。
2.利用万用表测试小功率晶体三极管 （1）判定基极和管子类型由于基极与发射极、基极与集电极之间，分别是两个PN结，而PN结的反向电阻值很大，正向电阻值很小，因此，可用万用表的R?100或R?1K档进行测试。先将黑表笔接晶体管的某一极，然后将红表笔先后接其余两个极，若两次测得的电阻都很小，则黑表笔接的为NPN型管子基极，如图所示，若测得电阻都很大，则黑表笔所接的是PNP型管子的基极。若两次测得的阻值为一大一小，则黑表笔所接的电极不是三极管的基极，应另接一个电极重新测量，以便确定管子的基极。 （2）判断集电极和发射极 判断集电极和发射极的基本原理是把三极管接成基本单管放大电路，利用测量管子的电流放大系数?值的大小来判定集电极和发射极。以NPN型为例，如图所示。基极确定以后，用万用表两表笔分别接另外两个极，用100K?的电阻一端接基极一端接黑表笔，若电表指针偏转较大，则黑表笔所接的一端为集电极，红表笔接的是发射极。也可用手捏住基极与黑表笔（不能使两者相碰），以人体电阻代替100K?电阻的作用。
(整理)常用晶体二极管的识别
常用晶体二极管的识别 晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如：D5表示编号为5的二极管。 1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。 电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等。 2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。 3、测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。 4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下： 型号1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007 耐压（V）50 100 200 400 600 800 1000 电流（A）均为1 SMT基础知识介绍 SMT(Surface Mount Technology)是电子业界一门新兴的工业技术，它的兴起及迅猛发展是电子组装业的一次革命，被誉为电子业的”明日之星”，它使电子组装变得越来越快速和简单，随之而来的是各种电子产品更新换代越来越快，集成度越来越高，价格越来越便宜。为IT （Information Technology）产业的飞速发展作出了巨大贡献。 SMT零件
光电二极管检测电路的组成及工作原理
光电二极管及其相关的前置放大器是基本物理量和电子量之间的桥梁。许多精密应用领域需要检测光亮度并将之转换为有用的数字信号。光检测电路可用于CT扫描仪、血液分析仪、烟雾检测器、位置传感器、红外高温计和色谱分析仪等系统中。在这些电路中,光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱电流。而前置放大器将光电二极管传感器的电流输出信号转换为一个可用的电压信号。看起来好象用一个光电二极管、一个放大器和一个电阻便能轻易地实现简单的电流至电压的转换,但这种应用电路却提出了一个问题的多个侧面。为了进一步扩展应用前景,单电源电路还在电路的运行、稳定性及噪声处理方面显示出新的限制。 本文将分析并通过模拟验证这种典型应用电路的稳定性及噪声性能。首先探讨电路工作原理,然后如果读者有机会的话,可以运行一个SPICE模拟程序,它会很形象地说明电路原理。以上两步是完成设计过程的开始。第三步也是最重要的一步（本文未作讨论）是制作实验模拟板。 1 光检测电路的基本组成和工作原理 设计一个精密的光检测电路最常用的方法 是将一个光电二极管跨接在一个CMOS输入 放大器的输入端和反馈环路的电阻之间。这种 方式的单电源电路示于图1中。 在该电路中,光电二极管工作于光致电压 （零偏置）方式。光电二极管上的入射光使之 产生的电流I SC从负极流至正极,如图中所示。由于CMOS放大器反相输入端的输入阻抗非常高,二极管产生的电流将流过反馈电阻R F。输出电压会随着电阻R F两端的压降而变化。 图中的放大系统将电流转换为电压,即 V OUT = I SC×R F（1） 图1 单电源光电二极管检测电路 式（1）中,V OUT是运算放大器输出端的电压,单位为V;I SC是光电二极管产生的电流,单位为A;R F是放大器电路中的反馈电阻,单位为W 。图1中的C RF是电阻R F的寄生电容和电路板的分布电容,且具有一个单极点为1/（2p R F C RF）。 用SPICE可在一定频率范围内模拟从光到电压的转换关系。模拟中可选的变量是放大器的反馈元件R F。用这个模拟程序,激励信号源为I SC,输出端电压为V OUT。 此例中,R F的缺省值为1MW ,C RF为0.5pF。理想的光电二极管模型包括一个二极管和理想的电流源。给出这些值后,传输函数中的极点等于1/（2p R F C RF）,即318.3kHz。改变R F 可在信号频响范围内改变极点。
LED数码管的识别与检测方法-使用常识
LED数码管也称半导体数码管，它是将若干发光二极管按一定图形排列并封装在一起的最 常用的数码显示器件之一。LED数码管具有发光显示清晰、响应速度快、耗电省、体积小、寿命长、耐冲击、易与各种驱动电路连接等优点，在各种数显仪器仪表、数字控制设备中 得到广泛应用。 LED数码管种类很多，品种五花八门，这里仅向初学者介绍最常用的小型“8”字形LED数 码管的识别与使用方法。 如何识别LED数码管 1.结构及特点 目前，常用的小型LED数码管多为“8”字形数码管，它内部由8个发光二极管组成，其中 7个发光二极管（a～g）作为7段笔画组成“8”字结构（故也称7 段LED数码管），剩 下的1个发光二极管（h或dp）组成小数点，如图1（a）所示。各发光二极管按照共阴 极或共阳极的方法连接，即把所有发光二极管的负极（阴极）或正极（阳极）连接在一起，作为公共引脚；而每个发光二极管对应的正极或者负极分别作为独立引脚（称“笔段电极”），其引脚名称分别与图 1（a）中的发光二极管相对应，即a、b、c、d、e、f、g 脚及h脚（小数点），如图1（b）所示。若按规定使某些笔段上的发光二极管发光，就 能够显示出图1（c）所示的“0～9”10个数字和“A～F”6个字母，还能够显示小数点， 可用于2进制、10进制以及16进制数字的显示，使用非常广泛。
（a）结构图 （b）电路图 （c）显示符 常用小型LED数码管是以印制电路板为基板焊固发光二极管，并装入带有显示窗口的塑料外壳，最后在底部引脚面用环氧树脂封装而成。由于LED数码管的笔段是由发光二极管组成的，所以其特性与发光二极管相同。LED数码管的主要特点：能在低电压、小电流条件下驱动发光，并能与CMOS、TTL电路兼容；它不仅发光响应时间极短（＜0.1μs）、高
光电二极管检测电路的工作原理及设计方案
?光电二极管及其相关的前置放大器是基本物理量和电子量之间的桥梁。许多精密应用领域需要检测光亮度并将之转换为有用的数字信号。光检测电路可用于CT扫描仪、血液分析仪、烟雾检测器、位置传感器、红外高温计和色谱分析仪等系统中。在这些电路中，光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱电流。而前置放大器将光电二极管传感器的电流输出信号转换为一个可用的电压信号。看起来好象用一个光电二极管、一个放大器和一个电阻便能轻易地实现简单的电流至电压的转换，但这种应用电路却提出了一个问题的多个侧面。为了进一步扩展应用前景，单电源电路还在电路的运行、稳定性及噪声处理方面显示出新的限制。 本文将分析并通过模拟验证这种典型应用电路的稳定性及噪声性能。首先探讨电路工作原理，然后如果读者有机会的话，可以运行一个SP IC E模拟程序，它会很形象地说明电路原理。以上两步是完成设计过程的开始。第三步也是最重要的一步（本文未作讨论）是制作实验模拟板。 1 光检测电路的基本组成和工作原理 设计一个精密的光检测电路最常用的方法是将一个光电二极管跨接在一个CMOS 输入放大器的输入端和反馈环路的电阻之间。这种方式的单电源电路示于图1中。 在该电路中，光电二极管工作于光致电压（零偏置）方式。光电二极管上的入射光使之产生的电流ISC从负极流至正极，如图中所示。由于CMOS放大器反相输入端的输入阻抗非常高，二极管产生的电流将流过反馈电阻RF。输出电压会随着电阻RF两端的压降而变化。 图中的放大系统将电流转换为电压，即 VOUT = ISC ×RF （1）
图1 单电源光电二极管检测电路 式（1）中，VOUT是运算放大器输出端的电压，单位为V;ISC是光电二极管产生的电流，单位为A;RF是放大器电路中的反馈电阻，单位为W 。图1中的CRF是电阻RF的寄生电容和电路板的分布电容，且具有一个单极点为1/（2p RF CRF）。 用SPICE可在一定频率范围内模拟从光到电压的转换关系。模拟中可选的变量是放大器的反馈元件RF。用这个模拟程序，激励信号源为ISC，输出端电压为VOUT。 此例中，RF的缺省值为1MW ，CRF为0.5pF。理想的光电二极管模型包括一个二极管和理想的电流源。给出这些值后，传输函数中的极点等于1/（2p RFCRF），即318.3kHz。改变RF可在信号频响范围内改变极点。 遗憾的是，如果不考虑稳定性和噪声等问题，这种简单的方案通常是注定要失败的。例如，系统的阶跃响应会产生一个其数量难以接受的振铃输出，更坏的情况是电路可能会产生振荡。如果解决了系统不稳定的问题，输出响应可能仍然会有足够大的“噪声”而得不到可靠的结果。 实现一个稳定的光检测电路从理解电路的变量、分析整个传输函数和设计一个可靠的电路方案开始。设计时首先考虑的是为光电二极管响应选择合适的电阻。第二是分析稳定性。然后应评估系统的稳定性并分析输出噪声，根据每种应用的要求将之调节到适当的水平。 这种电路中有三个设计变量需要考虑分析，它们是：光电二极管、放大器和R//C反馈网络。首先选择光电二极管，虽然它具有良好的光响应特性，但二极管的寄生电容将对电路的噪声增益和稳定性有极大的影响。另外，光电二极管的并联寄生电阻在很宽的温度范围内变化，会在温度极限时导致不稳定和噪声问题。为了保持良好的线性性能及较低的失调误差，运放应该具有一个较小的输入偏置电流（例如CMOS工艺）。此外，输入噪声电压、输入共模电容和差分电容也对系统的稳定性和整体精度产生不利的影响。最后，R//C反馈网络用于建立电路的增益。该网络也会对电路的稳定性和噪声性能产生影响。 2 光检测电路的SPICE模型
二极管的辨别和使用
1、二极管的分类 二极管的种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）；按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。 二极管的实物外形图 根据二极管的不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、肖特基二极管、发光二极管等。
二极管的结构类型
二极管的方向辨别方法
2、二极管的型号命名方法 （1）按照国产半导体器件型号命名方法：二极管的型号命名由五个部分组成：主称、材料与极性、类别、序号和规格号（同一类产品的档次）。 （2）日本半导体器件命名型号由以下5部分组成： 第一部分：用数字表示半导体器件有效数目和类型；“1”表示二极管，“2”表示三极管。 第二部分：用“S”表示已在日本电子工业协会登记的半导体器件； 第三部分：用字母表示该器件使用材料、极性和类型；
第四部分：表示该器件在日本电子工业协会的登记号； 第五部分：表示同一型号的改进型产品。 二极管的自身一般标记有型号，可以根据二极管上的丝印去查找它的规格型号及参数。 3、几种常见二极管特点 （1）整流二极管 将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管，因结电容大，故工作频率低。 通常，IF 在 1 安以上的二极管采用金属壳封装，以利于散热；IF 在 1 安以下的采用全塑料封装。 （2）开关二极管 在脉冲中，用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管，其特点是反向恢复时间短，能满足高频和超高频应用的需要。 开关二极管有接触型，平面型和扩散台面型几种，一般 IF＜500 毫安的硅开关二极管，多采用全密封环氧树脂，陶瓷片状封装。 （3）稳压二极管 稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管，因为它能在电路中起稳压作用，故称为稳压二极管。 它是利用 PN 结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点，来达到稳压的目的。 （4）变容二极管 变容二极管是利用 PN 结的电容随外加偏压而变化这一特性制成的非线性电容元件，被广泛地用于参量放大器，电子调谐及倍频器等微波电路中。 变容二极管主要是通过结构设计及工艺等一系列途径来突出电容与电压的非线性关系，并提高 Q 值以适合应用。
光电检测技术中的微弱光信号前置放大电路设计解读
光电检测技术中的微弱光信号前置放大电路设计< 0引言 光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术［1］。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示［2］。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的［3］。然后采用电子学、信息论、onclick=kwC(event,0) onmouseout=kwL(event,this)> 计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中 onclick=kwC(event,1) onmouseout=kwL(event,this)>提取有用信号，同时提高检测系统输出信号的信噪比。 1 光电检测电路的基本构成 光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱，而且光探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中，因此，要对这样的微弱信号进行处理，一般都要先进行预处理，以将大部分噪声滤除掉，并将微弱信号放大到后续处理器所要求的电压幅度。这样，就需要通过前置放大电路、滤波电路和主放大电路来输出幅度合适、并已滤除掉大部分噪声的待检测信号。其光电检测模块的组成框图如图1所示。 2 光电二极管的工作模式与等效模型 2．1 光电二极管的工作模式 光电二极管一般有两种模式工作：零偏置工作和反偏置工作，图2所示是光电二极管的两种模式的偏置电路。图中，在光伏模式时，光电二极管可非常精确的线性工作；而在光导模式时，光电二极管可实现较高的切换速度，但要牺牲一定的线性。事实上，在反偏置条件下，即使无光照，仍有一个很小的电流(叫做暗电流或无照电流1。而在零偏置时则没有暗电流，这时二极管的噪声基本上是分路电阻的热噪声；在反偏置时，由于导电产生的散粒噪声成为附加的噪声源。因此，在设计光电二极管电路的过程中，通常是针对光伏或光导两种模式之一进行最优化设计，而不是对两种模式都进行最优化设计［4］。 一般来说，在光电精密测量中，被测信号都比较微弱，因此，暗电流的影响一般都非常明显。本设计由于所讨论的待检测信号也是十分微弱的信号，所以，尽量避免噪声干扰是首要任务，所以，设计时采用光伏模式。 2．2 光电二极管的等效电路模型
二极管的作用
二极管的作用 1、整流 利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。 2、开关 二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。 3、限幅 二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。 4、续流 在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起续流作用。 5、检波 在收音机中起检波作用。 6、变容 使用于电视机的高频头中。 7、显示 用于VCD、DVD、计算器等显示器上。 8、稳压 稳压二极管实质上是一个面结型硅二极管，稳压二极管工作在反向击穿状态。在二极管的制造工艺上，使它有低压击穿特性。稳压二极管的反向击穿电压恒定，在稳压电路中串入限流电阻，使稳压管击穿后电流不超过允许值，因此击穿状态可以长期持续并不会损坏。 9、触发 触发二极管又称双向触发二极管（DIAC）属三层结构，具有对称性的二端半导体器件。常用来触发双向可控硅，在电路中作过压保护等用途。 1、作用：二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等。 2、识别方法：二极管的识别很简单,小功率二极管的N 极（负极）,在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极）,也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。 3、测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。 4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下：型号1N40011N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007
二极管的识别与检测
《二极管的识别与检测》教案
项目教学过程设计 一、导入新课 1、复习用万用表如何检测电阻器和电容器。 前面已经学习了电阻器和电容器的检测，该如何检测了？ 2、引入到二极管的识别与检测。 a、给每个学生发一个普通二极管，让学生观察普通二极管的结构，说出特点。 b、做一个实验(二极管的单向导电性） c、在前面两种元件的检测中，检测之前，我们需要知道这是什么材料、类型、型号如何识读。因此我们首先来学习二极管的类型识别。 师生互动：老师提问，学生进行思考。 学生活动：学生之间相互讨论 教学资源：二极管1N4007、稳压二极管、发光二极管、多媒体、实物展台 教学方法：引入法、提问法、讨论法。 参考时间：7分钟
三、 （一）、提出问题（时间：5分钟） 1、二极管的结构是什么？教材上列举的二极管电路图符号有哪些？ 2、二极管的类型有哪些，特点如何？ 3 、半导体元件的命名方法是什么？每个符号各代表什么含义？ 带着上面三个问题，学生自己阅读77 页至79页，找到上面三个问题的答案。 （二）、教师根据学生的回答，讲述上面三个问题。（时间：10 分钟） 1、认识二极管的结构和电路图符号: 普通二极管稳压二极管变容二极管发光二极管 N P 二极管结构 2、二极管的类型及特点。 （1）、按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge 管）和硅二极管（Si 管）。 （2）、根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。 3 、半导体元件的命名方法 国产半导体器件型号由五部分组成，场效应器件、半导体特殊器件、复合管、PIN 型管、激光器件的型号命名只有第三、四、五部分。 规格代号2或3) 第一部分：用数字表示半导体器件有效电极数目。2-二极管、3-三极管 第二部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。 第三部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的类型。第四部分：用数字表示序号 第五部分：用汉语拼音字母表示规格号。 2CW5的含义是什么。 （三）、出示交互式课件，让学生识读二极管型号。（时间：5分钟） 四、任务二：二极管的检测 1、二极管检测方法。 A 、教师和学生一起检测二极管，教师操作一步，学生也操作一步，直至检测完这只二极管。
实验二常用电子元器件的识别与检测
实验二常用电子元器件 的识别与检测 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】
《电子工艺实习基础》实验报告实验二、常用电子元器件的识别与检测 学号：姓名：金聪班级： 1.实验目的 a．熟悉常用电子元器件基础知识 b．掌握使用万用表辨别常用元器件的方法。 2.实验内容 （1）常用电子元器件的介绍 （2）色环法识别电阻 各色环表示意义如下： 第一条色环：阻值的第一位数字； 第二条色环：阻值的第二位数字； 第三条色环：阻值的第三位数字； 第四条色环：10的幂数； 第五条色环：误差表示。 例如：电阻色环“绿蓝黑黑棕”——第一位：5；第二位：6；第三位：0；10的幂为0；误差为1%，即阻值为：560*100欧=560欧=560Ω 判别第一条色环的方法： 四色环电阻为普通型电阻，从标称阻值系列表可知，其只有三种误差系列，允许偏差为±5%、±10%、±20%，所对应的色环为：金色、银色、无色。而金 色、银色、无色这三种颜色没有有效数字，所以，金色、银色、无色作为四色 环电阻器的偏差色环，即为最后一条色环（金色，银色也可作为乘数）（3）电容器的识读 A.直标法：1-100 pF的瓷片电容、电解电容 B.数码表示法：第1、2位为有效数值，第三位为倍率 例：103=10 乘10的3次方pF,即= C.字母表示法：主要是针对涤纶电容 例：4n7==4700p， 22n= D.小数点表示法：自然数以下的单位为uF 例：标，等效值为 d．二极管极性的判别 指针式万用表拨在R×1O0或R×1K电阻档上，数字万用表直接用二极管档。如下图所示： 二极管性能测量 二极管性能测量二极管性能鉴别的最简单方法是用万用表测其正、反向电阻值,阻值相
实验二常用电子元器件的识别与检测
《电子工艺实习基础》实验报告 实验二、常用电子元器件的识别与检测 学号：姓名：金聪班级： 1.实验目的 a．熟悉常用电子元器件基础知识 b．掌握使用万用表辨别常用元器件的方法。 2.实验内容 （1）常用电子元器件的介绍 （2）色环法识别电阻 各色环表示意义如下： 第一条色环：阻值的第一位数字； 第二条色环：阻值的第二位数字； 第三条色环：阻值的第三位数字； 第四条色环：10的幂数； 第五条色环：误差表示。 例如：电阻色环“绿蓝黑黑棕”——第一位：5；第二位：6；第三位：0；10的幂为0；误差为1%，即阻值为：560*100欧=560欧=560Ω 判别第一条色环的方法： 四色环电阻为普通型电阻，从标称阻值系列表可知，其只有三种误差系列，允许偏差为±5%、±10%、±20%，所对应的色环为：金色、银色、无色。而金色、银色、无色这三种颜色没有有效数字，所以，金色、银色、无色作为四色环电阻器的偏差色环，即为最后一条色环（金色，银色也可作为乘数）（3）电容器的识读 A.直标法：1-100 pF的瓷片电容、电解电容 B.数码表示法：第1、2位为有效数值，第三位为倍率 例：103=10 乘10的3次方pF,即= C.字母表示法：主要是针对涤纶电容 例：4n7==4700p， 22n= D.小数点表示法：自然数以下的单位为uF 例：标，等效值为 d．二极管极性的判别 指针式万用表拨在R×1O0或R×1K电阻档上，数字万用表直接用二极管档。如下图所示：二极管性能测量 二极管性能测量二极管性能鉴别的最简单方法是用万用表测其正、反向电阻值,阻值相差越大,说明它的单向导电性能越好。因此,通过测量其正、反向电阻值,可方便地判断管子的导电性能。 （4）三极管ＰＮＰ型，ＮＰＮ型和基极的判别 A.将指针式万用表拨在R×1O0或R×1K电阻档上． B.红表笔任意接触三极管的任意一个电极，黑表笔依次接触另外两个电极，分别测
2-任务2 半导体二极管的识别与检测分析
学习情境一常用半导体器件的识别与检测 任务二半导体二极管的识别与检测 一、任务目的 1.了解半导体二极管导电特性； 2.了解半导体二极管的种类； 3．掌握半导体二极管的识别与检测。 二、任务的要求及技术指标 1. 了解本征半导体与杂质半导体的区别； 2．掌握PN结的形成与单向导电性； 3. 了解半导体二极管的结构类型和型号。 4．掌握半导体二极管的识别与检测。 三、半导体导电特性介绍 自然界的物质就其导电性能可分为导体、绝缘体、和半导体。 导体：导电性能良好的物质。如金、银铜等。 绝缘体：几乎不导电的物质。如陶瓷、橡胶、玻璃等。 图1-10 共价键示意图 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。如硅、锗。 半导体一般分为本征半导体和杂质半导体两种类型。 1．本征半导体 常用的半导体材料有硅（Si）和锗(Ge) 。这种非常纯净的且原子排列整齐的半导体。 图1-10所示分别为硅（锗）的原子结构示意图及硅（锗）原子在晶体中的共价键排
列。 如果共价键中的价电子受热激发获得足够能量，则可摆脱共价键的束缚而成为自由电子。这个电子原来所在的共价键的位置上就留下一个缺少负电荷的空位，这个空位称为空穴。空穴带正电。 2. 杂质半导体 本征半导体实际使用价值不大，但如果在本征半导体中掺入微量的某种杂质元素，就形成N型和P型半导体。 （1）N型半导体 在本征半导体（以硅为例）中掺入少量的5价元素，如磷（P）、砷（As）等。磷原子的最外层有5个价电子，其中4个价电子与相邻硅原子的最外层价电子组成共价键形成稳定结构，多余的电子很容易受激发成为自由电子。这种掺入5价元素的半导体称为N型半导体，如图1-11所示。N型半导体主要靠自由电子导电。 图1-11 N型半导体原理图 （2）P型半导体 在本征半导体（以硅为例）中掺入三价元素如硼（B），硼原子最外层的3个价电子工和相邻的3个硅原子形成共价键后，就留下一下空穴，空穴数量增多，自由电子则相对很少，这种掺入3价元素的半导体称为P型半导体，如图1-12所示。
基于光电二极管检测电路的噪声分析与电路设计
基于光电二极管检测电路的噪声分析与电路设计 张俊杰 （汉口学院机电工程学院,湖北武汉,430000） 摘要：光电二极管可以将光信号转化为电信号，它主要是通过半导体PN结的光电效应来实现这一转化步骤的。通过光电二极管对电路的噪声进行检测具有重要意义，就主要分析光电二极管对电路的噪声检测的价值，同时简单的分析相关的电路设计问题，希望所得结果能够为相关领域提供有价值的参考。 关键词：光电二极管；电路噪声；电路设计 Noise analysis and circuit design based on photodiode detection circuit Zhang Junjie （School of mechanical and electrical engineering, Hankou College HubeiWuhan,430000） Abstract：The photodiode can be light signals are converted to electrical signals.It is mainly through the photovoltaic effect of semiconductor pn junction to achieve the conversion step.Through the photoelectric diode on the circuit noise detection has important significance is an analysis of the value of photoelectric diode on the circuit noise detection,and simply analysis related circuit design problems, I hope the results could provide valuable reference for the related fields. Keywords：photodiode;circuit noise;circuit design 1 光电二极管检测电路噪声的分析 1.1 光电二极管的工作原理 光电二极管通过光信号转换为电信号，其主要通过半导体 PN结来实现这一光电效应。耗尽层两侧没有电场的中性区内，因 为热运动的影响，存在一部分光生电子与空穴以扩散运动的方式 进入耗尽层，之后在电场的作用之下，形成和漂移电流方向相同 得扩散电流。漂移电流的分量和扩散电流的分量总和就是光生电 流、。因此，当P层与N层的连接电路打开的时候，它们的两端会 产生一定的电动势，而这种效应便被称之为光电效应。如果连接 的电路出现闭合，那么N区域内的过剩电子会通过外部电流区域 流向P区，同理也可以得出，P区的空穴电流也会留下N区，这 样便会形成一种光生电流，当其入射光发生变化的时候，光生电 流会随着变化进行线性改变，能够将光信号转化为电信号。 1.2 光电二极管的低噪声光电检测电路设计的意义 通过光电二极管的转换，一般情况下，其转换而得的电信号 比较弱，但这种微弱光电信号检测的光电流一般为nA~μa级别 的，而在检测微弱光电信号的时候，光电信号很容易受到噪声的 干扰。如果带检测的光信号非常微弱，那么可能会对电路的线性 和信噪比的要求产生影响，而电路的线性和信噪比要求一般情况 下较高。有研究表明，采用光电对相关电路进行检测的时候，光电 转换器件的前置放大电路噪声对于系统造成等影响较大。比如 说，在靶场测试当中，弹丸的射击密度一般是对低伸弹道武器性 能进行评价的一个重要指标。但是在当前，国内的靶场一般采用 密集度测量等方法进行测量，而且这类方法有很多，较为先进的 方法是通过光电靶进行测量。在进行光电检测电路的设计时，需 要尽可能的降低噪声，以此来提升系统的信噪比和检测分辨率。 同时也有研究表明，在进行光电检测电路的时候，因为光电 转换器与前置放大电路的噪声比会对系统造成较大的影响，但是 其对于噪声源的分析与设计，以及对低噪声光电检测电路的理论 论述并不全面。因此需要对基于光电二极管光电检测电路中噪声 所产生的原因、特点进行分析，同时提出低噪声光电二极管检测 电路的相关设计。这能够在测试中，降低电路的噪声，提高检测的 精度，是良好的低噪声光电检测电路的设计在各个方面都能够发 挥出较好的应用。 1.3 光电二极管检测电路噪声的实用性分析 采用光电二极管的光电检测对电路中的噪声产生原因进行 分析，评价其噪声的特点，针对设计的过程所出现的各种问题， 提出在低噪声光电二极管检测电路设计时候的设计方法。所以在 设计光电检测电路的时候，需要尽量的减少噪声，提高系统的信 噪比和检测分辨率。微弱的光信号检测在许多领域当中都有所涉 及，其检测的方法也具有多样性，但一般常用的方法都因为灵敏 度有限，难以满足相关的要求，采用光电技术检测微弱光信号具 有较高的精度，其稳定性也相对较好。 2 光电二极管检测电路噪声的电路设计研究 2.1 分析电路的噪声 因为导电材料当中载流子的不规则热运动，使得在材 料两端所产生的随机涨落电压或电流称之为热噪声。热噪 声的电压均值一般取决于材料的温度电阻和噪声的等效带 宽，它的一般关系是主要为“”，在这个式 子当中，K是玻尔兹曼常数，T是材料的绝对温度，R（f）是 供电电路检测当中的总电阻随频率f的变化关系。在纯电阻 情况下，R（f）和频率不相关，所以会有 “”，如果 T=300K，那么KT=4.14×10-21J，这时候电阻的热噪声电压和 热噪声电流的均值分别为“”和 “”。在这个事当中，f是噪声的等DOI:10.16520/https://www.360docs.net/doc/9c13507479.html,ki.1000-8519.2016.06.015