光电探测器设计
光电探测器的设计与开发
光电探测器的设计与开发光电探测器是一种能够将光信号转化为电信号的设备，可以在光学和电子学的交叉领域中起到重要的作用。
光电探测器广泛应用于光通信、光信号处理、光学成像、医学、安全检测等领域。
本文将重点探讨光电探测器的设计与开发。
一、光电探测器的基本原理光电探测器包括光电二极管、光敏晶体管、光电倍增管、光电二极管阵列、光电导等多种类型。
这些探测器主要通过光电效应将光信号转换为电信号，从而实现光信号的电学处理、存储、传输等功能。
光电效应是指当光子与物质相互作用时，会产生光电子或电子空穴对。
光子的能量越高，则光电子或电子空穴对的动能就越大。
使用不同材料和不同结构的光电器件可以选择吸收某一波长范围内的光子，从而实现探测器在不同波段的光电探测。
二、1. 设计原则光电探测器的设计需要考虑到其使用环境和使用条件，例如工作波长范围、响应时间、灵敏度、稳定性、噪声等。
根据具体的应用需求，通常需要对探测器的结构、材料、光阻、电路等进行优化设计，以提高其性能并满足实际需求。
2. 制备工艺光电探测器的制备工艺通常包括光刻、薄膜沉积、离子注入等步骤。
其中，光刻技术是一种非常重要的微纳加工技术，可将所需的图案或形状投影到光敏膜上，并通过化学反应实现图案的转移。
利用光刻技术可以制备出细微的结构和器件，如微透镜、薄膜光栅等。
薄膜沉积是指在基底上利用物理或化学方法形成具有一定厚度的薄膜。
光电探测器中常用的沉积方法包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等。
离子注入技术是指将高速离子注入半导体材料中，以改变其原性能。
通过控制离子能量和注入量，可以实现材料的掺杂和调控，从而实现探测器灵敏度和响应时间的优化。
3. 电路设计对于光电探测器而言，电路设计也是至关重要的一步。
在电路设计中需要考虑器件的灵敏度、带宽、放大倍数、抗干扰能力等参数。
同时还需要根据探测器类型的不同，选择合适的驱动和放大电路，以提高探测器的性能。
4. 检测方法光电探测器的检测方法一般包括单点检测、阵列检测和成像等多种方法。
光电探测器的设计与性能评估
光电探测器的设计与性能评估光电探测器是一种能够将光信号转换成电信号的器件，广泛应用于光通信、光电子学、医学成像等领域。
在设计光电探测器时，需要考虑到其性能评估，以保证其在实际应用中的可靠性和稳定性。
本文将介绍光电探测器的设计原理和各项性能指标，并探讨如何评估光电探测器的性能。
光电探测器的设计主要包括光电效应的利用、光电元件的选择和电路设计等方面。
光电效应是光电探测器工作的基础，常用的光电效应有光电发射效应、光电导效应和内光电效应等。
在设计过程中，需根据应用需求选择相应的光电效应。
例如，在光通信中，常用的光电效应是内光电效应，即半导体材料的光电转换效应。
在选用光电元件时，可以考虑使用光敏二极管、光电二极管、光阻或光电导等器件，具体选择应根据应用场景和性能要求来确定。
电路设计方面，一般需要保证光电探测器与后续电路的匹配，以提高信号质量和减小噪声。
性能评估是光电探测器设计过程中的重要环节，直接关系到其实际应用的可靠性和准确性。
常用的性能指标包括光谱响应、灵敏度、暗电流、线性度和响应速度等。
光谱响应是指光电探测器在不同波长光照射下产生的电信号强度，通常以电流-波长曲线表示。
灵敏度是指光电器件对光信号的响应程度，一般以单位光功率产生的电流或电压表示。
暗电流是在没有光照射下产生的电流，其大小影响了光电探测器的信噪比。
线性度是光电探测器响应电信号和光信号之间的线性关系程度，通常以非线性误差或非线性度来描述。
响应速度是指光电探测器对光信号的快速响应能力，一般以电信号上升时间来表示。
在评估光电探测器的性能时，首先需要进行理论分析和模拟仿真。
利用光电探测器的设计原理，可以通过理论计算和数值模拟来得到初步的性能预估。
根据性能指标，可以选用合适的测试方法和设备进行实际测试，并对测试结果进行分析和比较。
例如，对光谱响应的测试可以使用光源和光谱仪进行，根据测试结果绘制光电流-波长曲线。
灵敏度可以通过测量光电流和光功率之间的关系来进行评估。
新型光电探测器的设计与实现
新型光电探测器的设计与实现关键信息项：1、光电探测器的技术规格与性能指标响应波长范围：＿___________________________响应时间：＿___________________________灵敏度：＿___________________________噪声水平：＿___________________________2、设计方案与原理探测器结构：＿___________________________材料选择：＿___________________________工作原理简述：＿___________________________3、实现步骤与时间表设计阶段完成时间：＿___________________________原型制作完成时间：＿___________________________测试与优化完成时间：＿___________________________ 4、质量控制与验收标准性能测试方法：＿___________________________合格标准：＿___________________________5、知识产权归属专利申请情况：＿___________________________相关权益分配：＿___________________________6、成本预算与费用分担总预算金额：＿___________________________各方承担比例：＿___________________________7、保密条款保密内容范围：＿___________________________保密期限：＿___________________________1、引言11 本协议旨在规范新型光电探测器的设计与实现过程中各方的权利和义务，确保项目的顺利进行和成果的有效应用。
2、项目背景21 阐述新型光电探测器的研发意义和应用前景。
211 说明当前相关技术的发展状况和存在的不足。
高效能光电探测器性能分析与优化设计
高效能光电探测器性能分析与优化设计一、引言光电探测器在光通信、光电转换以及光谱分析等领域中起到至关重要的作用。
随着科技的发展，人们对光电探测器的性能要求也越来越高。
本文将对高效能光电探测器的性能进行分析，并提出相应的优化设计。
二、光电探测器基本原理及性能参数光电探测器是指将光信号转换为电信号的电子器件。
常见的光电探测器有光敏二极管（Photodiode）、光电二极管（Photoconductive diode）、光电三极管（Phototransistor）等。
这些器件的工作原理基于光的吸收和电荷的分离。
光电探测器的性能参数包括响应频率、响应度、噪声等。
响应频率是指光电探测器对光信号变化的快速度，一般用带宽来表示。
响应度是指光电探测器对光信号的灵敏度。
噪声则是指光电探测器本身产生的电子噪声和光信号噪声。
三、提高光电探测器性能的方法为了提高光电探测器的性能，可以从以下几个方面进行优化设计。
1. 材料选择与优化光电探测器的性能很大程度上依赖于所使用的材料。
需要考虑材料的能带结构、导电性、光吸收率等。
近年来，石墨烯等新材料的应用使得光电探测器的性能得到了进一步提升。
2. 结构设计与优化光电探测器的结构设计也对其性能有着重要影响。
可以通过优化探测器的几何结构、增强光-电子相互作用以及增加面积来提高光电探测器的响应度和响应频率。
3. 降低噪声噪声是影响光电探测器性能的重要因素。
可以通过优化探测器的电路设计、降低工作温度以及采用抗噪声技术等方法来降低噪声。
此外，合理选择前置放大器和滤波器等器件也有助于减小噪声。
4. 集成与优化将光电探测器与其他器件进行集成，可以进一步提高系统性能。
例如，将光电探测器与前置放大器、滤波器等器件集成在一起，可以在保证性能的同时减小系统尺寸和功耗。
四、优化设计案例分析以光敏二极管为例，对其进行优化设计。
1. 材料选择与优化选择具有较高光吸收率和较快载流子传输速度的材料，如硅基材料或石墨烯材料。
光电探测器的设计与应用
光电探测器的设计与应用光电探测器是光电传感技术的重要组成部分，它可以将光信号转化成电信号，广泛应用于光通信、光电测量、光学成像等领域。
本文将从光电探测器的基本原理、设计方法和应用领域三个方面探讨其技术特点和未来发展趋势。
一、光电探测器的基本原理光电探测器是一种将光信号转化为电信号的器件。
其中，光电流是探测器检测到的信号，它的大小取决于光功率和器件特性。
光电探测器的基本原理是利用半导体材料在光照射下的光电效应产生光电流，从而实现光信号的检测。
在实际应用中，光电探测器常常和光源、光导纤维等光学元件配合使用，完成光通信、光电测量、光学成像等任务。
光电探测器的主要性能指标包括响应速度、响应度、线性度、灵敏度、噪声等。
其中，响应速度是指探测器对光信号快速响应的能力，通常用时间常数来表示；响应度是指探测器对光功率的敏感程度，通常用单位光功率产生的电信号来表示；线性度是指探测器对入射光功率的响应是否呈线性关系，通常用线性度系数来表示；灵敏度是指探测器对入射光功率单位的响应电流，通常用单位光功率产生的电流信号来表示；噪声是指探测器在不存在光信号时输出的电流信号，通常用暗电流来表示。
二、光电探测器的设计方法光电探测器的设计主要涉及到半导体器件制备、光学和电学性能优化等方面。
其中，半导体器件制备是光电探测器设计的关键技术之一。
现代光电探测器主要应用半导体光电二极管和光电晶体管作为探测元件。
在制备过程中，要根据不同半导体材料的特性选择合适的工艺参数，以保证器件性能。
同时，光学和电学性能优化也是光电探测器设计的重要环节。
光学性能包括反射率、折射率、发射率等，可以通过防反射膜、铝化、电镀等技术手段来实现；电学性能包括系数、漏电流等，可以通过器件结构优化、工艺控制等手段来实现。
此外，针对不同的应用场景，光电探测器的设计也有一定的差异。
例如，在光通信中，高响应速度、低噪声、高灵敏度等是优良的性能指标；而在光学成像中，高分辨率、高信噪比、宽动态范围等是关键的指标。
光电探测器的性能分析及优化设计研究
光电探测器的性能分析及优化设计研究光电探测器是一种能够将光信号转化为电信号的器件，广泛应用于光通信、半导体制造、军事和医疗等领域。
光电探测器的性能分析和优化设计对于提高其灵敏度、响应速度和稳定性至关重要。
本文将对光电探测器的性能进行详细分析，并提出优化设计的策略。
首先，光电探测器的主要性能指标包括灵敏度、响应速度、暗电流和噪声等。
灵敏度是指光电探测器对光信号的响应能力，通常用光电流来衡量。
光电流正比于入射光功率，并且与光电探测器的面积成正比。
因此，增大光电探测器的面积可以提高灵敏度。
响应速度是指光电探测器对光信号响应的时间，通常用上升时间和下降时间来衡量。
为了提高响应速度，可以采用减小响应电路的负载电容，增加极间电容和缩短载流子的寿命等方法。
暗电流是指在没有光照射的情况下，光电探测器内部自发产生的电流。
为了减小暗电流，可以采用冷却元件和优化材料选择等措施。
噪声是指引起光电探测器输出波形变化的非理想因素。
减小噪声可以通过优化电路设计、改善阻抗匹配等方式实现。
其次，优化设计的研究是光电探测器性能改进的关键环节。
首先，在光电探测器的材料选择上，应考虑到其光捕获效率和载流子运动速度等因素。
例如，寻求高光捕获效率的半导体材料可以提高探测器的灵敏度。
其次，在结构设计上，可以采用表面等离子体共振、光栅和多孔等表面结构技术来增强光吸收和增加光电流。
此外，在电路设计方面，采用低噪声放大器和快速电路可以有效提高光电探测器的性能。
在优化设计时，还需要考虑光电探测器的工作环境和应用场景。
例如，在高温环境下，可以采用冷却装置或温度补偿技术来提高探测器的稳定性。
在光通信应用中，需要对光电探测器的带宽和速度进行优化，以满足高速数据传输的需求。
同时，对于特殊应用场景，如军事和医疗领域，对光电探测器的防护和抗干扰能力也需要进行优化设计。
此外，光电探测器的性能优化还需要利用先进的模拟和仿真工具进行辅助。
通过建立精确的数学模型，可以定量评估不同参数对性能的影响，并找到最佳的参数组合。
光电探测器的设计及性能研究
光电探测器的设计及性能研究随着科技的不断发展，光电探测器不仅仅是在研究领域中广泛使用，而且在工业、医疗等领域也具有越来越广泛的应用。
因此，对于光电探测器的设计和性能研究具有非常重要的意义。
本文介绍了光电探测器设计的基本原理以及常用的探测方法，并分析了光电探测器的性能参数和评估方法。
一、光电探测器设计的基本原理光电探测器（photodetector）是一种能将光信号转化成电信号的器件，一般由光电传感器和信号处理电路组成。
在设计光电探测器时，需要考虑以下基本原理。
1. 光电传感器的结构光电传感器的结构通常由光敏二极管、光电二极管、PIN二极管、APD（avalanche photodiode）等构成。
其中，光敏二极管（phototransistor）是以基极（base）、发射极（emitter）和集电极（collector）构成的三极管，其基极区通过光照射后形成一个电路，产生电流；光电二极管（photodiode）则是一种可以将光信号转化成电流信号的器件；PIN二极管（p-i-n diode）由正、反向偏压三层半导体材料构成；APD则是一种特殊结构的光电二极管，在一定反向偏压下，通过电子和空穴的雪崩扩散增加光电流信号的强度。
2. 灵敏度和响应时间光电探测器的灵敏度和响应时间是设计中的两个关键因素。
灵敏度一般定义为入射光功率与电流信号的比值，响应时间是指光电探测器从暗态到光照反应后，输出光电流达到最大值所需时间。
3. 光谱响应和量子效率光电探测器的光谱响应和量子效率是指光电探测器对不同波长光的响应能力和接收光子的效率，一般用光谱响应曲线和量子效率曲线表示。
二、光电探测器常用的探测方法1. 光电二极管探测方法光电二极管是一种基本的光电探测器件，常用于电路中的信号检测、测量等。
其探测方法根据不同的应用可以分为直接检测和交流检测两种方式。
直接检测的原理是利用光敏二极管的光电效应，将光信号转换为电信号；交流检测则是将光敏二极管作为中间件与电路之间相互交流的信号转换。
光电探测器的性能分析及优化设计
光电探测器的性能分析及优化设计第一章：引言光电探测器被广泛应用于光学测量、通讯、医学诊断等领域。
光电探测器的性能对于这些领域的测量、通讯、诊断等应用有着重要的影响。
因此，对于光电探测器的性能分析与优化设计，具有很高的研究价值和实际意义。
本文基于现有的光电探测器的工作原理和结构，对光电探测器的性能进行了详细的分析和评价，以此为基础，探讨了如何进行优化设计。
希望本文对于相关技术的研究和应用能够有所帮助。
第二章：光电探测器的性能2.1 灵敏度灵敏度是指光电探测器对于光信号变化的响应能力。
常用的灵敏度指标为响应电流与入射光功率之比，单位为安培/瓦特。
灵敏度的提高，可以提高光电探测器感知光信号的能力，从而提高测量的精度。
光电探测器的灵敏度是由多个方面因素决定的，包括器件的结构、材料、工艺等。
2.2 带宽带宽是指光电探测器对于高频光信号的响应能力，常用的带宽指标为单位时间内可以响应的最高频率。
带宽的提高，可以提高光电探测器对于高速光信号的响应能力，从而可以应用于高速通讯、图像处理等领域。
光电探测器的带宽受到器件结构、响应速度等因素的影响。
2.3 噪声噪声是指光电探测器测量结果的不确定度，包括热噪声、暗电流噪声和光电流噪声等。
噪声对于测量结果的准确性和精度有着重要的影响，需要在优化设计中考虑到。
光电探测器的噪声主要受到环境噪声、器件结构和材料等方面的影响。
第三章：光电探测器的优化设计3.1 设计光电探测器的结构光电探测器的结构对于性能的影响非常大，因此在设计中需要考虑到多个因素，包括探测结构、波导等方面。
例如，在光电探测器中添加波导可以实现更精确的捕捉和定位，并提高探测器的灵敏度。
3.2 选取合适的材料合适的材料可以提高光电探测器的灵敏度和带宽，并降低噪声。
目前常用的材料包括硅、锗、各种半导体等。
例如，砷化镓可以提高光电探测器的响应速度，甚至可以实现高速的视频信号传输。
3.3 优化器件工艺优化器件工艺可以提高器件的制备质量，从而提高光电探测器的性能。
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中北大学《光电探测理论与技术》作业学院：信息与通信工程学院方向：动态测试与智能仪器导师：靳鸿姓名：李俊萍学号： s2*******班级： Y110503成绩：学习心得通过本学期《光电探测理论与技术》课程的学习，使我了解了光电测试系统由光源、光学变换器件、光电转换器件、信号调理电路等模块构成，光电测试术具有精度高、测量范围广、非接触式测量等特点及优点。
本次作业的题目是红外线光电烟雾探测系统设计，我通过查阅相关文献资料，对光电探测电路进行了一定程度的总结。
我参考了浦昭光（文献[1]）、曾光宇，张志伟，张存林的《光电检测技术》（文献[2]）、郝晓剑，李仰军的《光电探测技术与应用》（文献[3]）、张国立（文献[4]）、沈建华（文献[5]）、张丽英（文献[6]）等六篇文献资料，学习了光电探测电路的组成，光电转换器件的光电效应（包括外光电效应、内光电效应），了解了光电二极管的结构、特点、使用方法等。
通过本学期的课程学习，以及课程作业的完成，让我对光电探测理论与技术这门课程有了一定的了解，当然是比较浅显的。
谢谢尊敬的周老师！学生：李俊萍（s2*******）2011-8-28红外线光电烟雾探测系统设计中北大学信息与通信工程学院 S2*******李俊萍摘要：光电技术目前已经全面渗透到人类社会生活的各个方面，部分改变着人们的行为模式和生活方式。
光电系统在日常生活中有许多应用，在现代化的公共场所和管理部门如收费站、监控中心、隧道以及在其它军用和民用设施中，火灾自动报警系统己成为必不可少的设施。
光电感烟探测器具有精度高，寿命长，成本低，生产、安装简单等优点，是火灾探测的主流产品。
本文设计了一种红外线光电烟雾探测报警器，首先分析了目前市场上的情况，依据其工作原理对光电系统各个部分进行芯片选择及设计，选用MSP430超低功耗系列单片机作为探测器的微处理器，充分利用单片机的片上资源，设计了AD转换电路，缩小了体积，降低了功耗，提高了系统性能。
通过采用功耗低、速度快、低成本的运算放大器LM358，硬件与软件的设计满足了系统的低功耗要求，实现了光电烟雾探测器的基本功能，且功耗低，性能稳定，实用性强。
关键词：光电烟雾探测器；MSP430；低功耗；运算放大器0 引言近年来，全球每年发生火灾600～700万起，为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，在现代化的公路交通运营现场和管理部门以及许多场合比如收费站、宾馆、图书馆、机场、仓库等方面，火灾自动探测报警装置成为必不可少的设施。
对保障人民生命财产安全，保障社会安定，保障交通事业和其它国民经济各部门的安全运营有着重要的意义。
设计火灾自动探测报警装置时的方案选择主要有：感温探测器、感光探测器和感烟探测器，感温探测器是感受到温度的变化，需要离火源较近的地方，感光探测器需要有明火出现才可以发现火情，感烟探测器是感应到烟雾的出现，相比较而言以及考虑火灾的特点，火灾总是先有烟雾的出现，感烟探测器能更快的检测到灾情，在实际应用中使用较多。
感烟探测器又分为离子式和光电式两类。
离子型感烟探测器对烟雾的探测响应性能较为均衡，但其主要利用放射源媚241进行工作，存在环保问题，并且不适合在潮湿环境中工作，目前处于逐步淘汰中。
光电式对燃烧时的烟雾有较好的响应，全部由电子元器件组成，比较环保，基于以上原因本文设计一种低功耗的光电式烟雾探测器。
1光电系统概述光电系统是用电子学的方法对光学信息进行处理与控制的系统，它是一种用于接收来自目标反射或自身辐射的光辐射，通过变换、处理、控制等环节，获得所需要的信息或能量，并进行必要处理的光电装置。
它的基本功能就是将接收到的光辐射转换为电信号，并利用它去达到某种实际应用的目的。
组成光电系统的基本框图如图1所示。
其核心组成单元大致包括辐射源、传输介质、光学系统、光电探测器、电子系统、输出和控制单元等。
光学系统探测器电子系统输出和控制单元图1 光电系统组成框图2 光电烟雾探测器的工作原理与器件选型本文设计的烟雾探测器的工作原理如图2所示图2 光电烟雾探测器的工作原理主控芯片定期驱动红外发射部分发射红外线，在被测区若有烟雾则产生光的散射，红外接收二极管接收光信号后产生电流信号，经运算放大器转换为电压信号，送入主控芯片ADC模块通道进行采样转换，当判断被测区烟雾超过安全值后，主控芯片驱动高声强压电蜂鸣器发出烟雾报警声音。
在工作可靠性方面，本文采用了补偿测量的方法，主控芯片定期通过ADC 模块循环采样检测烟雾，消除了器件老化、电压变化等因素引起的测量偏差，保证探测器工作稳定可靠。
（1）光源的选择基于红外线对烟雾颗粒的敏感性，及隐蔽性好不易受自然光和其他光源干扰，选择红外线作为探测光源（红外发射二极管）。
（2）光电探测器件的选择光电探测器的理论基础为光电效应，即光电探测器是把光辐射转换成电量的器件。
利用将光辐射信号转换成电信号以进行显示或控制的功能，光电探测器不仅可以代替人眼，而且由于其光谱响应范围宽，更是人眼的延伸。
探测器的分类如下：热点探测元件非放大型eg ：真空光电管，充气光电管外光电效应放大型 eg ：光电倍增管，变像管，像增强器，摄 像管光电探测元件 本征型eg ：光敏电阻光电导探测器掺杂型eg ：红外探测器内光电效应 光磁电效应探测器非放大型eg ：光电池，光电二极管 光生伏特探测器放大型 eg ：光电三极管，光电场 效应管气体光电探测元件本论文使用的光电探测器件为：PIN 型红外接收二极管。
红外接收二极管又叫红外光电二极管，也可称红外光敏二极管。
PIN 光电二极管是上世纪50年代末期开发出来的光电子器件。
它是灵敏度比一般PN 结光电二极管（PD ）要高的光检测二极管，它是针对一般PD 的不足、在结构上加以改进而得到的一种光电二极管。
PIN 光电二极管克服了 PN 管结电容大的缺点，速度较快，其暗电流也较雪崩管小，由于在光通信领域有广泛应用，因此价格低，易于获得。
本系统对暗电流通过补偿设计的办法进行消除，对响应速度尽管要求不高，但出于对系统速度改进空间的以及制作成本的综合考虑，使用 PIN 光电二极管作为光电探测器。
其主要参数如下：①光谱范围p λ：0.4~1.1μm ；②工作波长0λ：0.9μm ；③光敏面直径Q ：4mm ；④响应度Re ：0.5A μ/W μ；⑤响应时间t ：<3ns 。
PIN 光电二极管的实物图如图1所示。
图1 PIN光电二极管的实物图（3）电子器件的选择本烟雾探测器的主控芯片使用美国TI 公司14 引脚的超低功耗MSP430F2012 单片机；烟雾检测的电流信号放大使用低成本的运算放大器LM358，为降低功耗，采用由PNP 和NPN 三极管组成的开关电路，为其提供9V 工作电源；驱动蜂鸣器采用具有使能控制端的压电蜂鸣器驱动专用芯片RE46C100；主控系统采用9V 电池降为3.3V 后供电，整个系统功耗低，结构简单。
MSP430F2012是TI公司2005年推出的一款高性能16位微控制器，特点是超低功耗和功能集成，特别适用开发自动信号采集、手持式和电池供电设备，其特性如下：①低电压范围：1.8～3.6V②超低功耗：活动模式（1MHz，2.2V时为200 μA) 待机模式(0.7μA)，掉电模式(RAM数据保持0.1 μA)，③从待机到唤醒不到1μs;④五种省电模式（此设计使用LPM3 模式: 在3V 时0.6～0.9μA）⑤内部的超低功耗、低频率振荡器（VLO），不需要晶振就能提供12KHz 频率⑥带有2 个捕捉/比较功能的16 位定时器Timer_A⑦集成内部参考电压、采样及保持和自动扫描电路的8 通道、10 位200-Ksps A/D，通用串行接口USI；支持SPI和I2C；程序代码熔丝保护；零功耗BOR复位保护功能。
⑧16 位精简指令集，指令周期62.5nsLM358 是具有内部频率补偿、直流电压增益较高的低功耗运算放大器。
宽电压范围3～30V（单电源），输入失调电流为2nA，偏置电流为20nA ,单位增益带宽为1.1MHz，其上电、稳定时间常数均满足探测器的设计要求。
强压电蜂鸣器的驱动采用性价比较高的专业芯片RE46C100，该芯片的电压工作范围宽（6～16V），低功耗（空闲电流小于100nA）。
3 系统光电结构设计自然光和外界光都含有一定的红外光成分，都会对红外接受二极管产生一定的干扰，设计采用密封的方法，将二极管放在一个暗室里，阻断外界光线的进入，红外光发射和接收器件在暗室内的两边间隔一定距离并形成一定的夹角布放、进行可靠固定，保证了烟雾探测器对散射光有足够的灵敏度，如下图所示。
在烟气进入的通道上安装细的网罩用于防尘和蚊虫。
由于不同入射光波长，不同尺寸的烟雾粒子散射信号不同，一般烟雾粒径分布在0.001到4um之间，绝大多数粒子属于中等粒子，密集分布在680nm到900nm的光波范围内。
将红外发射二极管与红外接受二极管的管脚引出暗室外与外部电路相连。
图4 光电感烟式探测器暗盒示意图4 系统硬件电路设计（1）光电二极管的工作模式光电二极管一般有两种工作模式：零偏置工作和反偏置工作。
图2所示是光电二极管的两种工作模式的偏置电路，即光伏模式、光导模式。
(a) 光导模式(b) 光伏模式图2 光电二极管的工作模式图2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，但线性度较低。
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)；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。
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，设计时选用图2(b)的光伏模式。
（2）光源驱动和运放电路模块主控芯片MSP430F2012的P1.4 引脚控制运放的电源开关电路，P1.6 引脚控制红外发射二极管的关断，LM358 运放将红外接收二极管的接收电流放大转换为电压信号，其输出被调节至能够由MSP430F2012 的10 位ADC 模块测量的范围。
R4//C2 反馈网络用于建立电路的增益，C2 为消除运放自激振荡的反馈电容，实现光-电流-电压的线性变换。
烟雾检测信号经放大后被引入主控芯片ADC 模块通道A3。
图5为光源驱动电路和运放电路。
该三极管为NPN型，当P1.6输出为高电平时，三极管导通，红外发射二极管发光。