5、实验五 ：二极管和三极管性能的测试
湖北科技学院计算机科学与技术学院
《电路与电子技术》实验报告学号:姓名:实验日期：
实验题目：二极管和三极管性能的测试
【实验目的】
1、学习使用数字万用表检测晶体二极管和晶体三极管的好坏及判别管脚。
2、加深巩固对元器件特性和参数的理解。
【实验原理】
晶体二极管是具有单向导电、单向截止性的半导体两级器件。它有一个PN结加上相应的引线和管壳组成，根据二极管制造时所用的材料不同，可分为硅管和锗管。三极管根据结构可分为PNP，和NPN型。
【实验器材】
1、数字万用表
2、指针式万用表
3、二极管及全波整流电桥
4、电阻、电容、连线若干
【实验内容及数据处理】
1、用万用表测试二极管
（1）判别二极管的极性
将万用表欧姆档的量程拨到测二极管的极性档，并将两表笔分别接到二极管两端。如果二极管处于正向偏置，呈现低电阻；若二极管处于反向偏置，呈现高电阻。正向偏置时，红表笔（数字万用表）所接的那一端是二极管的正极。
（2）判别二极管好坏
测得二极管的正向电阻相差越大越好，若测得正反向电阻均为无穷大，则表明二极管内部断路。如果测得正、反向电阻均为零，此时表明二极管被击穿或短路。
（3）用万用表测发光二极管
发光二极管和普通二极管一样具有单向导电性，正向导通时才能发光。发光二极管在出厂时，一根引线做得比另一根引线长，通常，较长引线表示正极（＋），另一根为负极（－）。
2、二极管伏安特性的测试
（1）测量二极管2AP9型的伏安特性，实验线路见图1。200Ω电阻为限流电阻（可以适当调整），测量二极管的正向特性时，其正向电流不能超过5mA，二极管D的正向压降可在0-0.5V之间取值。记录相应的电压表和电流表的读数在表1。
图1
（1）测试三极管的极性和类型（PNP和NPN）
l 判断基极b
三极管内部有两个PN结，即集电结和发射结，与二极管相似，三极管内的PN结同样具有单向导电性。因此可用万用表电阻挡判别出基极b和管型。
l 判断是NPN还是PNP
用万用表的红表笔接基极b。黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，即可判定三极管是NPN型管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管是PNP型管。
l 判定三极管的集电极c和发射极e
方法一：先判定管子的NPN或PNP类型及其b极后，将表置于R*10kΩ档，对NPN管，红表笔接e极，黑表笔接c极时，表针可能会有一定偏转，对PNP管，红表笔接c极，黑表笔接e极时，表针可能会有一定的偏转，反过来都不会有偏转。由此也可以判定三极管的c、e极。
方法二：将数字表旋钮对准HFE档，将被测管按假定的e、c插入数字表的“三极管测量插座”中，其中基极和三极管的极性（NPN或PNP）必须正确。观察并记录数字显示的被测管HFE值；交换假定的c、e之后再测一次。两次测量中数值大的一次为正确插入。由此判断出被测管的e和c。
（2）测试三极管的电流放大倍数（β）
将万用表欧姆档的量程拨到“HFE”的极性档，把三极管按类型放到三个极端，万用表上会显示出三极管的放大倍数。
【实验结果、结论与误差分析】
实验误差可能是由于接线处的接触不良或阻值偏大，以及读数不准确造成的；
在误差允许的范围内，上面测量的二极管及三级管都很合理。
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目录： 实验目的 (1) 实验内容 (1) 实验仪器 (1) 实验原理 (1) 注意事项 (4) 实验步骤 (5) 实验结果 (12) 实验总结 (15) 参考文献 (15)
光电二极管特性测试实验 一、实验目的 1、学习光电二极管的基本工作原理； 2、掌握光电二极管的基本特性参数及其测量方法，并完成对其光照灵敏度、伏安特性、时间响应特性和光谱响应特性的测量； 3、通过学习，能够对其他光伏器件有所了解。 二、实验内容 1、光电二极管暗电流测试实验 2、光电二极管伏安特性测试实验 3、光电二极管光照特性测试实验 4、光电二极管时间特性测试实验 5、光电二极管光谱特性测试实验 三、实验仪器 1、光电二极管综合实验仪 1个 2、光通路组件 1套 3、光照度计 1个 4、电源线 1根 5、2#迭插头对（红色，50cm） 10根 6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根 7、三相电源线 1根 8、实验指导书 1本 四、实验原理 1、概述 随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。 光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。从结构我来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。不同种类的光敏二极管，具胡不同的光电特性和检测性能。例如，锗光敏二极管与硅光敏二极管相比，它在红外光区域有很大的灵敏度，如图所示。这是由于锗材料的禁带宽度较硅小，它的本征吸收限处于红外区域，因此在近红外光区域应用；再一方面，锗光敏二极管有较大的电流输出，但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流，因此，它的噪声较大。又如，PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。因此，在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。 光敏二极管和光电池一样，其基本结构也是一个PN结。与光电池相比，它的突出特点是结面积小，因此它的频率特性非常好。光生电动势与光电池相同，
APD光电二极管特性测试实验 一、实验目的 1、学习掌握APD光电二极管的工作原理 2、学习掌握APD光电二极管的基本特性 3、掌握APD光电二极管特性测试方法 4、了解APD光电二极管的基本应用 二、实验内容 1、APD光电二极管暗电流测试实验 2、APD光电二极管光电流测试实验 3、APD光电二极管伏安特性测试实验 4、APD光电二极管雪崩电压测试实验 5、APD光电二极管光电特性测试实验 6、APD光电二极管时间响应特性测试实验 7、APD光电二极管光谱特性测试实验 三、实验仪器 1、光电探测综合实验仪 1个 2、光通路组件 1套 3、光照度计 1台 4、光敏电阻及封装组件 1套 5、2#迭插头对（红色，50cm） 10根 6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根 7、三相电源线 1根 8、实验指导书 1本 9、示波器 1台 四、实验原理 雪崩光电二极管APD—Avalanche Photodiode是具有内部增益的光检测器，它可以用来检测微弱光信号并获得较大的输出光电流。 雪崩光电二极管能够获得内部增益是基于碰撞电离效应。当PN结上加高的反偏压时，耗尽层的电场很强，光生载流子经过时就会被电场加速，当电场强度足够高(约3x105V／cm)时，光生载流子获得很大的动能，它们在高速运动中与半导体晶格碰撞，使晶体中的原子电离，从而激发出新的电子一空穴对，这种现象称为碰撞电离。碰撞电离产生的电子一空穴对在强电场作用下同样又被加速，重复前一过程，这样多次碰撞电离的结果使载流子迅速增加，电流也迅速增大，这个物理过程称为雪崩倍增效应。 图6-1为APD的一种结构。外侧与电极接触的P区和N区都进行了重掺杂，分别以P+和N+表示；在I区和N+区中间是宽度较窄的另一层P区。APD工作在大的反偏压下，当反偏压加大到某一值后，耗尽层从N+-P结区一直扩展(或称拉通)到P+区，包括了中间的P层区和I区。图4的结构为拉通型APD的结构。从图中可以看到，电场在I区分布较弱，而在N+-P区分布较强，碰撞电离区即雪崩区就在N+-P区。尽管I区的电场比N+-P区低得多，但也足够高(可达2x104V／cm)，可以保证载流子达到饱和漂移速度。当入射光照射时，由于雪
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
二极管、三极管的性能检测 1. 二极管性能的检测 1) 普通二极管性能的检测 晶体二极管具有单向导电特性。用万用表的欧姆挡测量二极管的正、反向电阻，就可以判断出二极管管脚的极性，还可以粗略地判断二极管的好坏。 用万用表欧姆挡测量二极管的正、反向电阻原理如图4.1所示。 对于稳定电压U Z 小于万用表欧姆挡高阻挡表电池电压U o 的稳压二极管，可通过测量稳压二极管的反向电阻，用下式估算出U Z(U Z 越接近U o ，估算出的U Z 误差越大)： 用万用表欧姆挡测二极管 例如：用某万用表 R ×10 k Ω挡测一只2CW55二极管，实 测反向电阻Rx 为70 k Ω，已知 U o=15V, R o=10 Ω，则 2) 发光二极管性能的检测 发光二极管除测量正、反向电阻外，还应进一步检查其是否发光。发光二极管的工作电压一般在1.6 V 左右，工作电流在1 mA 以上时才发光。用R ×10 k Ω挡测量正向电阻时，有些发光二极管能发光即可说明其正常。对于工作电流较大的发光二极管亦可用实训图4.2所示电路进行检测。 发光二极管测试电路 3) 光电（敏）二极管性能的检测 光电二极管的反向电阻随着从窗口射入光线的强弱而发生显著变化。在没有光照时，光电二极管的正、反向电阻测量以及极性判别与普通二极管一样。 光电二极管光电特性的测量方法：用万用表R ×100 k Ω挡或R ×1 k Ω挡测它的反向电阻时，用手电筒照射光电二极管顶端的窗口，万用表指示的电阻值应明显减小。光线越强，光电二极管的反向电阻越小，甚至只有几百Ω。关掉手电筒，电阻读数应立即恢复到原来的阻值。这表明被测光电二极管是良好的。 3. 三极管的管脚和类型的判别 ο οnR R R U U X X Z +=V nR R R U U X X Z 2.610101070107015433≈?+???=+=οο
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.
北方民族大学 课程设计报告 院（部、中心）电气信息工程学院 姓名学号 专业测控技术与仪器班级测控技术与仪器101 同组人员 课程名称光电技术综合技能训练 设计题目名称光敏二极管的性能测试 起止时间 成绩 指导教师签名盛洪江 北方民族大学教务处制 摘要 随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。 关键词:光敏二极管、ELVIS实验平台、LABView8.6、OSLO软件 引言 光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。从结构我来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。不同种类的光敏二极管，具不同的光电特性和检测性能。 光敏二极管和光电池一样，其基本结构也是一个PN结。与光电池相比，它的突出特点是结面积小，因此它的频率特性非常好。光生电动势与光电池相同，但输出电流普遍比光电池小，一般为数微安到数十微安。按材料分，光敏二极管有硅、砷化铅光敏二极管等许多种，由于硅材料的暗电流温度系数较小，工艺较成熟，因此在实验际中使用最为广泛。
目录 摘要 1 引言 1 目录 2 光敏二极管 3 光电效应 4 光电导效应 4 光生伏特效应 4 光敏二极管的工作原理 5 光敏二极管 5 LabVIEW软件5 总结 6 附录7 程序设计原理图7 结果图8 实验连线9 光敏二极管 光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。从结构我上来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。不同种类的光敏二极管，具胡不同的光电特性和检测性能。 光敏二极管的结构和普通二极管相似，只是它的PN结装在管壳顶部，光线通过透镜制成的窗口，可以集中照射在PN结上，图1（a）是其结构示意图。光敏二极管在电路中通常处于反向偏置状态，如图1（b）所示。 光电效应 光电导效应 若光照射到某些半导体材料上时，透过到材料内部的光子能量足够大，某些电子吸收光子的能量，从原来的束缚态变成导电的自由态，这时在外电场的作用下，流过半导体的电流会增大，即半导体的电导会增大，这种现象叫光电导效应。它是一种内光电效应。 光电导效应可分为本征型和杂质型两类。前者是指能量足够大的光子使电子离开价带跃入导带，价带中由于电子离开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参与电导，使电导增加。杂质型光电导效应则是能量足够大的光子使施主能级中的电子或受主能级中的空穴跃
二极管的特性及万用表的测试法 1、二极管的特性 二极管的英文是diode。二极管的正.负二个端子,(如图1)正端A称为阳极,负端B称为阴极。电流只能从阳极向阴极方向移动。 A https://www.360docs.net/doc/e218414888.html,/Article/uploadimages/110-y-3.gif" width=65>B 图1 2、如何用万用表测量二极管的正负极 对半导体二极管政府极进行简易测试时，要选用万用表的欧姆档。测量方法如（图2、图3）所示。和万用表＋输入相连的红表笔与表内电源的负极相通；而与万用表－输入端相连的黑表笔却与表内电源的正极相通。 https://www.360docs.net/doc/e218414888.html,/Article/uploadimages/11 0-y-1.gif" width=180> https://www.360docs.net/doc/e218414888.html,/Article/uploadimages/11 0-y-2.gif" width=180> 图2 图3 测量的方法是先把万用表拨到“欧姆”档（通常用R×100或R×1K），然后用万用表分别接到二极管的两个极上去。当表内的电源使二极管处于正向接法时，二极管导通，阻值较小（几十欧到几千欧的范围），这就告诉我们黑表笔接触的时二极管的正极；红表笔接触的时二极管的负极（见图3）；当表内的电源使二极管处在反向接法时，二极管截止，阻值很大（一般为几百千欧），这就告诉我们黑表笔接触的是二极管的负极，红表笔接触的是二极管的正极。 3、用万用表R×100档和R×1K档测量同一个二极管的正向电阻，为什么阻值不同 在用万用表欧姆挡的R×100档位和R×1K档位测量同一只二极管的正向电阻时，测得的阻值是不同的。这是由于R×100和R×1K两种量程所对应的等效内阻r不同，在电源电压E不变时，流过表头的电流也不同的缘故。
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。
项目2 二极管、三极管测试 复习提问： 1、什么是二极管的单向导电性 2、三极管的电流放大作用 导入新课： 大家通过理论课学习了二极管、三极管的工作原理，在模拟电路实验和实际工作中不仅需要了解二极管、三极管基本参数，还需要对它们的好坏和性能进行必要的测试，我们今天要一起掌握用指针式万用表对二极管、三极管的好坏、极性、有关参数进行简单测试，认识它们的结构形状、规格型号标识、了解它们的主要性能参数。 新课内容： 一、实验目的 1、学习二极管、三极管的原理和组成结构。 2、掌握用万用表欧姆档测试二极管、三极管。 二、实验原理 用万用表可以对晶体二极管、三极管、电阻等进行粗测。晶体二极管由一个PN结组成，具有单向导电性，其正向电阻小（一般为几百欧）而反向电阻大（一般为几十千欧至几百千欧），利用此点可进行判别。 附图Ⅱ－1 万用表电阻档等值电路 附图Ⅱ－2 判断二极管极性 晶体三极管由二个PN结组成，利用PN结的单向导电性和电流放大作用，判别三极管的好坏、基极B、管型，进一步判别集电极C、发射极E和性能。 三、实验设备与器材 1、指针式万用表（MF-47型）， 2、二极管、三极管各二只。 四、实验内容及步骤 1、万用表内部结构及调零
万用表电阻档等值电路如附图(Ⅱ)－1所示，其中的R0为等效电阻，E O为表内电池，当万用表处于R×1、R×100、R×1K档时，一般，E0＝1.5V，而处于R×10K 档时，E O＝15V。测试电阻时要记住，红表笔接在表内电池负端（表笔插孔标“+”号），而黑表笔接在正端（表笔插孔标以“－”号）。 将万用表拨到R×100（或R×1K）的欧姆档，两表笔相碰短接，调节电阻调零旋钮使指针到零位。 2、二极管的测试 （1）管脚极性判别 将万用表拨到R×100（或R×1K）的欧姆档，把二极管的两只管脚分别接到万用表的两根测试笔上，如附图Ⅱ－2所示。如果测出的电阻较小（约几百欧），则与万用表黑表笔相接的一端是正极，另一端就是负极。相反，如果测出的电阻较大（约百千欧），那么与万用表黑表笔相连接的一端是负极，另一端就是正极。 （2）判别二极管质量的好坏 一个二极管的正、反向电阻差别越大，其性能就越好。如果双向电值都较小，说明二极管质量差，不能使用；如果双向阻值都为无穷大，则说明该二极管已经断路。如双向阻值均为零，说明二极管已被击穿。 利用数字万用表的二极管档也可判别正、负极，此时红表笔（插在“V·Ω”插孔）带正电，黑表笔（插在“COM”插孔）带负电。用两支表笔分别接触二极管两个电极，若显示值在1V以下，说明管子处于正向导通状态，红表笔接的是正极，黑表笔接的是负极。若显示溢出符号“1”，表明管子处于反向截止状态，黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。 3、晶体三极管管脚、质量判别 可以把晶体三极管的结构看作是两个背靠背的PN结，对NPN型来说基极是两个PN结的公共阳极，对PNP型管来说基极是两个PN结的公共阴极，分别如附图Ⅱ－3所示。 （a）NPN型 （b）PNP型
?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
项目3二极管性能测试 一、实训目的 （1）了解二极管的结构和性能特点； （2）测试普通二极管的单向导电性； （3）学习绘制二极管伏安特性曲线； （4）树立仪表的精度及误差等基本意识； 二、实训器材 三、基础知识 1、二极管概述 晶体二极管为一个由P型半导体和N型半导体形成的PN结，在其界面处两侧形成空间电荷层，具有单向导电性，当外界有正向电压偏置时，外界点成和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流；当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0；当外加的反向电压高到一定程度时，PN结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，成为二极管的击穿现象。在正向偏置状态下，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，通过二极管的正向电流十分微弱，只有当正向电压达到某一数值（死区电压，鍺管约为0.2V，硅管约为0.7V）时，二极管才能真正导通，导通后二极管两端的电压基本保持不变（鍺管约为0.3V，硅管约为0.7V），成为二极管的“正向压降”。 二极管的种类很多，根据用途不同，有整流二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管等。不同二极管的作用不同，稳压二极管具有稳压的作用，工作在反向击穿状态。
2、二极管好坏的检测 根据二极管的单相导电性，可用数字万用表测试二极管性能的好坏。测试前先把万用表的转换开关拨到欧姆档的RX1K档位（注意不要使用RX1，以免电流过大烧坏二极管）。将万用表红黑表笔分别接到二极管的阳极和阴极，若正向电阻小，反向电阻大，则二极管可以使用，若正、反向电阻都很小，说明二极管短路损坏，若正反向电阻接近无穷大值，说明二极管断路损坏。 3、二极管伏安特性曲线 任何一个二端元件的特性都可以用这个元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系I=f(U)来表示即用I---U平面上的一条曲线来表示。这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值的倒数。 一般的白炽灯的灯丝在工作时处于高温状态，其电阻值随着温度的升高而增大。通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大。一般灯泡的“冷电阻”和“热电阻”的阻值可相差几倍至几十倍。 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其正向压降很小（一般的锗管为0.2--0.3伏，硅管为0.5--0.7伏），正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十多伏甚至几十伏时，其反向电流增加很小，可视为零。二极管具有单向导电性，但是反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但反向特性较特别，在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到一定数值时，电流将突然增加。之后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。 注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。 4、二极管伏安特性测试方法 测定半导体二极管的伏安特性 将二极管串接于电路中，使用稳压电源提供电路电源，调节稳压电源的输出电压U。先将二极管的正接于电路，观察不同电源值下所对应的电流值，注意其正向电流不得超过35mA， U可在0---0.75V之间进行取值。在0.5---0.75V之间应该多取几个测二极管的D的正向施压 D + U可达30V，记录所对应测量量点。测反向特性时，只需将二极管D反接，且其反向施压 D - 点的电流值。
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
姓名班级________学号____ 实验日期__节次教师签字成绩 二极管的特性研究及其应用一．实验目的 1.通过二极管的伏安特性的绘制，加强对二极管单向导通特性的理解； 2.了解二极管在电路中的一些应用； 3，学习自主设计并分析实验 二．实验内容： 1.二极管伏安特性曲线绘制； 2.交流条件下二极管电压波形仿真； 3.二极管应用电路 三．实验仪器 稳压电源RIGOL DS5102CA FLUKE190型测试仪；1N4001二极管若干； 函数信号发生器 TFG2020G ；电阻若干； 四．实验步骤 1.二极管伏安特性曲线绘制； 二极管测试电路
（1）创建电路二极管测试电路； （2）调整V1电源的电压值，记录二极管的电流与电压并填入表1； （3）调整V2电源的电压值，记录二极管的电流与电压并填入表2； （4）根据实验结果，绘制二极管的伏安特性。 表一 V1 200mv 300mv 400mv 500mv 600mv 700mv 800mv 1v 2v 3v ID VD 表二 V1 I D V D 绘制U—I图: 2．交流条件下二极管电压波形仿真；
D1 1N4001GP R1 100Ω V16 Vpk 100 Hz 0° XSC1 A B C D G T 2 1 仿真电路图 仿真结果
3.二极管应用电路 （1）桥式整流电路 D1 1N4001 D2 1N4001 D3 1N4001 D4 1N4001 V115 Vpk 60 Hz 0° R1100Ω 1 3 45 用示波器测量R1两端波形，并记录
桥式整流电路仿真 D1 1N4001 D21N4001 D3 1N4001 D41N4001 V115 Vpk 60 Hz 0° R12kΩ 4 XSC1 A B Ext Trig + + _ _ + _ 3 2 仿真结果
微电子器件试验二极管高低温特性测试及分析 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
电子科技大学微固学院 标准实验报告 （实验）课程名称微电子器件 电子科技大学教务处制表 电子科技大学 实验报告 学生姓名：学号：指导教师：张有润 实验地点： 211楼605 实验时间： 一、实验室名称：微电子器件实验室 二、实验项目名称：二极管高低温特性测试及分析 三、实验学时：3 四、实验原理： 1、如图1，二极管的基本原理是一个PN结。具有PN结的特性——单向导电 性，如图2所示。 图 1 二极管构成原理 2、正向特性：二极管两端加正向电压，产生正向电流。正向电压大于阈值电压时，正向电流急剧增加，如图2 AB段。 3、反向特性：二极管两端加上反向电压，在开始的很大范围内，反向电流很小，直到反向电压达到一定数值时，反向电流急剧增加，这种现象叫做反向击穿，此时对应电压称为反向击穿电压。 4、温度特性：由于二极管核心是PN结，导电能力与温度相关，温度升高，正向特性曲线向左移动，正向压降减小；反向特性曲线向下移动，反向电流增大。
图 2 二极管直流特性 五、实验目的： 学习晶体管图示仪的使用，掌握二极管的高低温直流特性。 六、实验内容： 1、测量当二极管的正向电流为100A时的正向导通压降； 2、测试温度125度时二极管以上参数，并与室温下的特征参数进行比较。 七、实验器材（设备、元器件）： 二极管、晶体管特性图示仪、恒温箱 八、实验步骤： 1、测晶体管的正向特性。各旋钮位置为： ?峰值电压范围 0~10V ?极性（集电极扫描）正（+） ?功耗限制电阻 ~1kΩ（适当选择） ?x轴作用电压0 .1V/度 ?y轴作用电流10A/度 2、测晶体管的反向特性。各旋钮位置为： ?峰值电压范围 0~10V ?极性（集电极扫描）正（+） ?功耗限制电阻 10k~100kΩ（适当选择） ?x轴作用电压1V/度 ?y轴作用电流A/度 3、对高温时的二极管进行参数测量。 九、实验数据及结果分析： 实验数据： 十、实验结论：
实验四二极管伏安特性曲线的测定 【一】实验目的 电路中有各种电学元件，如碳膜电阻、线绕电阻、晶体二极管和三极管、光敏和热敏元件等。人们常需要了解它们的伏安特性，以便正确的选用它们。通常以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压—电流关系曲线，叫做该元件的伏安特性曲线。如果元件的伏安特性曲线是一条直线，说明通过元件的电流与元件两端的电压成正比，则称该元件为线性元件（例如碳膜电阻）；如果元件的伏安特性曲线不是直线，则称其为非线性元件（例如晶体二极管、三极管）。本实验通过测量二极管的伏安特性曲线，了解二极管的单向导电性的实质。 【二】实验原理 晶体二极管是常见的非线性元件，其伏安特性曲线如图1所示。 当对晶体二极管加上正向偏置电压，则有正向电流流过二极管，且随正向偏置电压的增大而增大。开始电流随电压变化较慢，而当正向偏压增到接近二极管的导通电压（锗二极管为0.2左右，硅二极管为0.7左右时），电流明显变化。在导通后，电压变化少许，电流就会急剧变化。 当加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，但不是完全没有电流，而是有很小的反向电流。该反向电流随反向偏置电压增加得很慢，但当反向偏置电压增至该二极管的击穿电压时，电流剧增，二极管PN结被反向击穿。
二极管一般工作在正向导通或反向截止状态。当正向导通时，注意不要超过其规定的额定电流；当反向截止时，更要注意加在该管的反向偏置电压应小于其反向击穿电压。但是，稳压二极管却利用二极管的反向击穿特性而恰恰工作于反向击穿状态。本实验用伏安法测定二极管的伏安特性，测量电路如图2所示。 测定二极管的电压与电流时，电压表与电流表有两种不同的接法。如图2，电压表接A 、D 两端叫做电流表外接；电压表接A 、D ′端叫做电流表内接。电流表外接时，其读数为流过二极管的电流I D 与流过电压表电流I V 之和，即测得的电流偏大；电流表内接时，电压表读数为二极管电压V D 与电流表电压V A 之和，即测得的电压偏大。因此，这两种接法都有测量误差。这种由于电表接入电路而引起的测量误差叫做接入误差。接入误差是系统误差，只要知道电压表的内阻R V 或电流表的内阻R A ，就可以把接法造成的测量误差算出来，然后选用测量误差较小的那种接法。电流表外接，造成的电流测量误差为： V D D V D D R R I I I I ==? 电流表内接，造成的电压测量误差为： D A D A D D R R V V V V ==? 其中R D 、R V 、R A 、分别是二极管的内阻，电压表的内阻和电流表的内阻。测量时究竟选用哪种接法，要看R D 、R V 、R A 的大小而定。显然，若R D /R V ＞R A /R D 应选用电流表内接，反之则选用电流表外接。 【三】 实验装置 直流稳压电源、直流电压表2个、直流电流表2个、滑线变阻器、待测二极管、开关、导线等。 注意事项： 1． 为保护直流稳压电源，接通或断开电源前均需先使其输出为零；对输出调节旋钮的调节 必须轻而缓慢。 2． 更换测量内容前，必须使电源输出为零，然后再逐步增加至需要值，以免损坏元件。 3． 测定2AP 型锗二极管的正、反向伏安特性曲线时，注意正向电流不要超过20mA ，反向 电压不要超过25V 。
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/e218414888.html,ki.1000-8519.2016.06.015