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-> FREESCALE/MOTOROLA

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->CISCO光纤收发模块

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E、无线收发模块

F、GSM/CDMA/GPRS通信模块

G、GPS模块/天线/方案

H、扩频模块/MODEM模块

I、遥控器/遥控开关/模块

J、通信继电器/干簧管

K、电源模块/模块电源

L、通信变压器

M、通信防雷器/TVS管

N、无线收发芯片和模组

O、数据通信芯片

 

二、产品图文介绍:

 
 
 
 
 
 
 
光电二极管 Print Friendly 
光电二极管
 
 
Related Products
 

 

 

光电二极管选择指导

Wavelength
Range
Element High Bandwidth Large
Area
Low
Dark Current
150 - 550 nm GaP FGAP71
Si FDS010
400 - 700 nm Si FDS02 FDS1010
FDS100
FDS100
FDS02
 700 - 1800 nm InGaAs FGA01FC FGA10
FGA21
FGA01FC
FGA10
Ge - FDG1010
FDG05
FDG03
FDG03
1200 - 2600 nm Extended InGaAs - FGA20 -
400 - 1700 nm
Dual Band
Si
InGaAs
- DSD2 -

特性

  • 六种探测器类型: GaP, Si, InGaAs, Ge, PbS, and PbSe
  • 波长范围从150到2600纳米

Thorlabs提供一系列尾纤光电二极管经过校准的光电二极管。其中包括铟镓砷(InGaAs)光电二极管,磷化镓 (GaP)光电二极管,硅(Si)光电二极管, 和锗(Ge)光电二极管。我们也提供一些专用的光电二极管。例如DSD2双波段光电二极管,它在一个包装内同时提供硅光电二极管和铟砷化镓光电二极管,两者结合起来可以达到400到1700纳米的波长范围。FGA20是一个具有高响应率的铟镓砷光电二极管,波长范围从1200到2600纳米,能够探测到的波长范围比典型的铟镓砷光电二极管的1800纳米要高。我们也提供FGAP71,它是一种磷化镓(GaP)光电二极管,它的波长范围是我们所提供的光电二极管中最短的,从150纳米到550纳米。

为了配合我们提供的光电二极管产品,我们有一系列的为光电二极管配套使用设计的安装座和配件。请注意,这些二极管都是未校准的,我们同样提供带有NIST-可追踪校准标定的未安装校准光电二极管

 

 

特定光电二极管的响应有所不同。因此,您收到的光电二极管可能与下面所示的响应略有不同。如右图所示,一个FDS1010的曲线图中可得到您期望的响应变化。数据收集于104个光电二极管。每个数据点的最小、最大和平均响应已计算并绘成曲线。


未安装的光电二极管的典型响应曲线

 

Dual Band Series Responsivity
Click to Enlarge


 
 

光电二极管教程

工作原理

结光电二极管是一种基本器件,其功能类似于一个普通的信号二极管,但在结半导体的耗尽区吸收光时,它会产生光电流。光电二极管是一种快速,高线性度的器件,在应用中具有高量子效率,可应用于各种不同的场合。

根据入射光确定期望的输出电流水平和响应度是有必要的。图1描绘了一个结光电二极管模型,它由基本的独立元件组成,这样便于直观了解光电二极管的主要性质,更好地了解Thorlabs光电二极管工作过程。

Equation 1
Photodiode Circuit Diagram

图1: 光电二极管模型

光电二极管术语

响应度

光电二极管的响应度可以定义为给定波长下,产生的光电流(IPD)和入射光功率(P)之比:

Equation 2

工作模式(光导模式和光伏模式)

光电二极管可以工作在这两个模式中的一个: 光导模式(反向偏置)或光伏模式(零偏置)。 工作模式的选择根据应用中速度和可接受暗电流大小(漏电流)而定。

光导模式

处于光导模式时,有一个外加的偏压,这是我们DET系列探测器的基础。 电路中测得的电流代表器件接受到的光照; 测量的输出电流与输入光功率成正比。 外加偏压使得耗尽区的宽度增大,响应度增大,结电容变小,响应度趋向直线。 工作在这些条件下容易产生很大的暗电流,但可以选择光电二极管的材料以限制其大小。 (注: 我们的DET器件都是反向偏置的,不能工作在正向偏压下。)

光伏模式

光伏模式下,光电二极管是零偏置的。 器件的电流流动被限制,形成一个电压。 这种工作模式利用了光伏效应,它是太阳能电池的基础。 当工作在光伏模式时,暗电流最小。

暗电流

暗电流是光电二极管有偏压时的漏电流. 工作在光导模式时, 容易出现更高的暗电流, 并与温度直接相关. 温度每增加 10 °C, 暗电流几乎增加一倍, 温度每增加 6 °C, 分流电阻增大一倍. 显然, 应用更大的偏压会降低结电容, 但也会增加当前暗电流的大小.

当前的暗电流也受光电二极管材料和有源区尺寸的影响. 锗器件暗电流很大, 硅器件通常比锗器件暗电流小.下表给出了几种光电二极管材料及它们相关的暗电流, 速度, 响应波段和价格.

Material Dark Current Speed Sensitivity* Cost
Silicon (Si) Low High Speed 400 - 1000 nm Low
Germanium (Ge) High Low Speed 900 - 1600 nm Low
Gallium Phosphide (GaP) Low High Speed 150 - 550 nm Moderate
Indium Gallium Arsenide (InGaAs) Low High Speed 800 - 1800 nm Moderate
Extended Range Indium Gallium Arsenide (InGaAs) High High Speed 1200 - 2600 nm High
* 代表近似值

结电容

结电容(Cj)是光电二极管的一个重要性质,对光电二极管的带宽和响应有很大影响。需要注意的是,结区面积大的二极管结体积也越大,也拥有较大的充电电容。在反向偏压应用中,结的耗尽区宽度增加,会有效地减小结电容,增大响应速度。

带宽和响应

负载电阻和光电二极管的电容共同限制带宽。要得到最佳的频率响应,一个50欧姆的终端需要使用一条50欧姆的同轴电缆。带宽(fBW)和上升时间响应(tr)可以近似用结电容(Cj)和负载电阻(Rload)表示:

Equation 3

终端电阻

使用负载电阻将光电流转换为电压(VOUT)以便在示波器上显示:

Equation 4

根据光电二极管的类型,负载电阻影响其响应速度。为达到最大带宽,我们建议在同轴电缆的另一端使用50欧姆的终端电阻。其与电缆的本征阻抗相匹配,将会最小化谐振。如果带宽不重要,您可以增大负载电阻(Rload),从而增大给定光功率下的光电压。终端不匹配时, 电缆的长度对响应影响很大,所以我们建议使电缆越短越好。

分流电阻

分流电阻代表零偏压下光电二极管的结电阻。理想的光电二极管分流电阻无限大,但实际值可能从十欧姆到几千兆欧不等,与其材料有关。例如,InGaAs探测器分流电阻在10兆欧姆量级,而Ge探测器的分流电阻在千欧量级。这会显著影响光电二极管的噪声电流。然而,在大部分应用中,大电阻几乎不产生效应,因而可以忽略。

 

串联电阻

串联电阻是半导体材料的电阻,这个小电阻通常可以忽略。串联电阻来自于光电二极管的触点和线接头,通常用来确定二极管在零偏压下的线性度。

通用工作电路

Reverse Biased DET Circuit

图2:反向偏压电路(DET 系列探测器)

DET系列探测器有上面所示的模块化电路。探测器反向偏置对输入光产生线性响应。光电流的大小与入射光大小以及波长有关,输出端加一个负载电阻就可以在示波器上显示。RC滤波电路的作用是滤掉输入电源的高频噪声,这些噪声会影响输出端的噪声。

Reverse Biased DET Circuit

图3:放大探测器电路

也可以用光电探测器加放大器来实现所需要的高增益。用户可以选择工作在光导模式和光伏模式。使用这个有源电路有几个优势:

  • 光伏模式:由于运算放大器A点电势和B点电势相等,因而光电二极管两端的电势差为零伏。这样最小化了暗电流的可能
  • 光导模式:二极管反向偏置,于是增大了带宽降低了结电容。探测器的增益与反馈元件(Rf)有关。探测器的带宽可用下面的式子计算:

Equation 5

其中GBP是放大器增益带宽积,CD是结电容和放大器电容之和。

 

下表中列举了本页所示的光电二极管,以及已安装的光电二极管和内部使用相同二极管的探测器。

 Photodiode Cross Reference
Wavelength Material Unmounted Photodiode Mounted Photodiode Biased Detector Amplified Detector
150 - 550 nm GaP FGAP71 SM05PD7A DET25K PDA25K
400 - 1100 nm Si FDS02 - DET02AFC -
200 - 1100 nm Si FDS010 SM05PD2A
SM05PD2B
DET10A PDA10A
350 - 1100 nm Si FDS100
FDS100-CAL*
SM05PD1A
SM05PD1B
DET36A PDA36A
400 - 1100 nm Si FDS1010
FDS1010-CAL*
SM1PD1A
SM1PD1B
DET100A PDA100A
900 - 1700 nm InGaAs FGA01FC - DET01CFC -
800 - 1800 nm InGaAs FGA10 SM05PD4A DET10C PDA10CS
1200 - 2600 nm InGaAs FGA20 - DET10D PDA10D
800 - 1800 nm InGaAs FGA21
FGA21-CAL*
SM05PD5A DET20C PDA20C
PDA20CS
800 - 1800 nm Ge FDG03
FDG03-CAL*
SM05PD6A DET30B -
800 - 1800 nm Ge FDG05
FDG05-CAL*
- DET50B PDA50B
800 - 1800 nm Ge FDG1010 SM1PD5A - -
400 - 1700 nm Si & InGaAs DSD2 - - -
    - SM1PD2A - -
    - - - PDA8A
    - - - PDF10A
    - - - PDA10CF
    - - - PDF10C
    - - - PDA30G
    - - - PDA20H

* 校准的未安装光电二极管

Diode   FC/PC   FC/PC探测器   FGAP71   GaP光电二极管   GaP探测器   InGaAs   InGaAs光电二极管   InGaAs探测器   si/ingaas二极管   si/ingaas探测器   SM05PD1A   SM05PD1B   SM05PD7A   SM05PD7B   Thorlabs   中红外探测器   二极管   光学探测器   光探测器   光电二极管   光电二极管光功率传感器   光电二极管光功率探测器   光电探测器   双层探测器   可见光二极管   可见光光电二极管   可见光探测器   大面积光学探测器   大面积光电二极管   大面积探测器   层叠式二极管   引脚   探测器   激光二极管   激光光电二极管      硅二极管   硅光敏二极管   硅光电二极管   硅探测器      磷化镓   磷化镓二极管   磷化镓光电二极管   管脚   紫外探测器   红外探测器   近红外二极管   近红外传感   近红外传感器   近红外光电二极管   近红外光电二极管。   近红外探测器   近红外探测器近红外光电二极管   铟镓砷      锗二极管   锗光电二极管   锗光电探测器   锗探测器     

 
磷化镓光电二极管-紫外波长
Zoom
 
FGAP Photodiode Responsivity Graph
  • 超短波长范围(150至550纳米)
  • 上升时间快
  • 安装在带有蓝宝石窗口的密封封装内
Item # Wavelength
Range
(nm)
Active
Area
Diode
Package
Type
Rise/(Fall)
Time
a
NEP
(W/Hz
1/2)
Dark
Current
Junction
Capacitance
Pin
Configuration
FGAP71 150 - 550 4.8 mm2
(2.2 mm x 2.2 mm)
TO-39 1 ns (140 ns)
@ 5 V
1.0 x 10-14
@ 440 nm, 5 V
10 nA (Max)
@ 1 V
1000 pF @ 0 V FGAP71 Pin Diagram

a) 典型值. RL = 50欧姆


 
Order
  +1 QTY Docs Part Number - Universal/Imperial Price Available/Ships
FGAP71 Support Documentation FGAP71 - 磷化镓光电二极管,1纳秒上升时间,150-550纳米,4.8平方毫米有效面积 ¥753.07
9 Days
 
 
 
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硅光电二极管-可见光波长
Zoom
 
FDS Series Photodiode Responsivity Graph
  • FDS010:紫外级融石英窗口,提供低至200纳米的灵敏度范围
  • FDS100:TO-5型金属封装中最大的传感器
  • FDS02:直接光纤耦合FC/PC封装系统,并且保持高速特性
  • FDS1010:安装在绝缘的陶瓷衬底上,在本系列中具有最大有效面积
Item # Wavelength
Range
(nm)
Active
Area
Diode
Package
Type
Rise/(Fall)
Time
a
NEP
(W/Hz
1/2)
Dark
Current
Junction
Capacitance
a
Pin
Configuration
FDS010 200 - 1100 0.82 mm2
(Ø1.02 mm)
TO-5/PIN @ 20 V 5.0 x 10-14
@ 900 nm, 20 V
2.5 nA (Max)
@ 20 V
10 pF
@ 0 V
FDS010 Pin Diagram
FDS100 350 - 1100 13 mm2
(3.6 mm x 3.6 mm)
TO-5/PIN 10 ns (10 ns)
@ 20 V
1.2 x 10-14
@ 900 nm, 20 V
20 nA (Max)
@ 20 V
40 pF
@ 10 V
FDS100 Pin Diagram
FDS02 400 - 1100 0.049 mm2
(Ø250 µm)
TO-46
FC/PC Connector
47 ps (246 ps)
@ -5 V
9.3 x 10-15
@1550 nm
35 pA (Typ)
@ 5 V
0.94 pF
@ 5 V
FDS02 Pin Diagram
FDS1010 400 - 1100 94 mm2
(9.7 mm x 9.7 mm)
Ceramic Wafer 45 ns (45 ns)
@ 5 V
5.5 x 10-14
@ 900 nm
0.6 µA (Max)
@ 5V
375 pF
@ 5 V
FDS1010 Pin Diagram

a) 典型值 RL = 50欧姆


 
Order
  +1 QTY Docs Part Number - Universal/Imperial Price Available/Ships
FDS010 Support Documentation FDS010 - 硅光电二极管,1纳秒上升时间,200-1100纳米,Ø1 毫米有效面积 ¥369.09
9 Days
 
FDS100 Support Documentation FDS100 - 硅光电二极管,10纳秒上升时间,350-1100纳米,3.6毫米X3.6毫米有效面积 ¥114.85
9 Days
 
FDS02 Support Documentation FDS02 - 硅光电二极管,47皮秒上升时间,400-1100纳米,有效面积Ø0.25毫米 ¥644.37
9 Days
 
FDS1010 Support Documentation FDS1010 - 硅光电二极管,40纳秒上升时间,400-1100纳米,10毫米X10毫米有效面积 ¥427.82
9 Days
 
 
 
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铟镓砷光电二极管
Zoom
 
FGA Series Photodiode Responsivity Graph
  • FGA10:高速,有效面积大
  • FGA21:本系列中有效面积最大的产品
  • FGA01FC: 直接光纤耦合的FC/PC封装,高速
  • FGA20:长波长范围
  • 为了配合我们的PD产品,我们提供一系列为PD产品设计的安装座和配件
Item # Wavelength
Range
(nm)
Active
Area
Diode
Package
Type
Rise/(Fall)
Time
a
NEP
(W/Hz1/2)
Dark
Current
Junction
Capacitance
a
Pin
Configuration
FGA10 800 - 1800 0.79 mm2
(Ø1 mm)
TO-5/PIN 7 ns (7 ns)
(Typ.) @ 5 V
2.5 x 10-14
@ 900 nm, 2 V
25 nA (Typ.)
@ 5 V
80 pF(Typ.) @ 0 V FGA10 Pin Diagram
FGA21 800 - 1800 3.1 mm2
(Ø2 mm)
TO-5/PIN 66 ns (66 ns)
(Typ.) @ 0 V
3.0 x 10-14
@ 1550 nm
200 nA (Max)
@ 1 V
500 pF (Max) @ 0 V FGA21 Pin Diagram
FGA01FC 900 - 1700 0.01 mm2
(Ø0.12 mm)
TO-46
FC/PC Connector
300 ps (300 ps)
(Typ.) @ 5 V
4.5 x 10-15
@ 1550 nm
0.05 nA (Typ.)
@ 5 V
2.0 pF (Typ.) @ 5 V FGA04 Pin Diagram
FGA20 1200 - 2600 0.79 mm2
(Ø1 mm)
TO-18/PIN 23 ns (23 ns)
(Typ.) @ 1 V
2.0 x 10-12
@ 2300 nm
75 µA (Max)
@ 1 V
200 pF (Max) @ 1 V FGA20 Pin Diagram

a) RL = 50欧姆


 
Order
  +1 QTY Docs Part Number - Universal/Imperial Price Available/Ships
FGA10 Support Documentation FGA10 - InGaAs光电二极管,5纳秒上升时间,700-1800纳米,Ø1毫米有效面积 ¥1,386.03
9 Days
 
FGA21 Support Documentation FGA21 - InGaAs光电二极管,66纳秒上升时间,800-1800纳米,Ø2毫米有效面积 ¥1,858.57
  Lead Time
 
FGA01FC Support Documentation FGA01FC - New! - InGaAs光电二极管,300皮秒上升时间,900-1700纳米,FC/PC接头 ¥1,227.35
9 Days
 
FGA20 Support Documentation FGA20 - InGaAs光电二极管,15兆赫兹带宽,1200-2600纳米,Ø1毫米有效面积 ¥2,226.77
9 Days
 
 
 
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锗光电二极管-近红外波长
Zoom
 
FDG Series Photodiode Responsivity Graph
  • FDG03:具有大有效面积,为TO-5封装
  • FDG05:为陶瓷衬底并具有高速特性
  • FDG1010: 为陶瓷衬底,其上具有最大的有效面积

请注意,FDG05和FDG1010上的引线是通过导电的环氧树脂连接到传感器上,因为焊接会破坏传感器。这使得连接比较脆弱。参看内附的操作说明保护连接处。

Item # Wavelength
Range
(nm)
Active
Area
Diode
Package
Type
Rise/(Fall)
Time
a
NEP
(W/Hz
1/2)
Dark
Current
Junction
Capacitance
a
Pin
Configuration
FDG03 800 - 1800 7.1 mm2
(Ø3 mm)
TO-5/PIN 500 ns (500 ns)
(Typ.) @ 3 V
1.0 x 10-12
@ 1550 nm
4.0 µA (Max)
@ 1 V
4 nF (Max)
@ 1 V
FDG03 Pin Diagram
FDG05 800 - 1800 19.6 mm2
(Ø5 mm)
Ceramic Substrate 220 ns (220 ns)
(Typ.) @ 3 V
4.0 x 10-12
@ 1550 nm
40 µA (Max)
@ 3 V
3 nF (Typ.)
@ 5 V
FDG05 Pin Diagram
FDG1010 800 - 1800 100 mm2
(10 mm x 10 mm)
Ceramic Substrate 3.5 µs (3.5 µs)
(Typ.) @ 1 V
4.0 x 10-12
@ 1550 nm
50 µA (Max.)
@ 0.5 V
30 nF (Max.)
@ 0.5 V
FDG1010 Pin Diagram

a) RL = 50欧姆


 
Order
  +1 QTY Docs Part Number - Universal/Imperial Price Available/Ships
FDG03 Support Documentation FDG03 - 锗光电二极管,500纳秒上升时间,800-1800纳米,Ø3毫米有效面积 ¥1,065.17
9 Days
 
FDG05 Support Documentation FDG05 - 锗光电二极管,800-1800纳米,220纳秒上升时间,有效面积:5毫米X5毫米 ¥2,037.40
9 Days
 
FDG1010 Support Documentation FDG1010 - 锗光电二极管,3.5微秒上升时间,800-1800纳米,有效面积:10毫米X10毫米 ¥3,734.66
9 Days
 
 
 
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双波段探测器
Zoom
 
DSD2 Photodiode Responsivity Graph
  • 双探测器芯片设计-硅在铟镓砷上-具备宽探测范围
  • 4引脚的TO-5型封装
  • 有效面积大
Item # Wavelength
Range
(nm)
Active
Area
Diode
Package
Type
Rise/(Fall)
Time
a
NEP
(W/Hz
1/2)
Typical
Dark
Current
Junction
Capacitance
a
Pin
Configuration
DSD2 400 - 1100
1000 - 1700
Ø2.54 mm
Ø1.5 mm
TO-5/PIN 4 µs Typical
(both layers)
1.9 x 10-14
2.1 x 10
-13
- 450 pF
300 pF
DSD2 Pin Diagram

a) 典型值. RL = 50欧姆


 
Order
  +1 QTY Docs Part Number - Universal/Imperial Price Available/Ships
DSD2 Support Documentation DSD2 - 双波段Si/InGaAs探测器,4微秒上升时间,400-1700纳米,Ø2.54/Ø1.5毫米 ¥4,663.95
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已校准的光电二极管
 
 
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Thorlabs公司提供5种NIST可追溯校准的光电二极管,有库存随时发货,包括一种铟镓砷(InGaAs)、两种硅(Si)和两种锗(Ge)光电二极管。
校准特性:
  • 在光电二极管的整个光谱范围内,每隔10纳米测量响应度
  • 测量不确定度±5%
  • NIST可追溯

每个光电二极管都附带响应度与波长的关系的数据表和图。

不同批次的光电二极管之间的响应度不一样。因此,您收到的光电二极管的响应也许与下面描述的会有轻微的差异,但是仍将附带有校准数据。右图显示了不同FDS1010光电二极管之间的响应特性有多显著。这些数据是从104个光电二极管中采集的。在每个数据点都计算了最小、平均和最大响应度,并给出了曲线。

 

光电二极管规格

Item # FGA21-CAL FDS100-CAL FDS1010-CAL FDG03-CAL FDG05-CAL
Material InGaAs Si Si Ge Ge
Wavelength Range 800 - 1700 nm 350 - 1100 nm 400 - 1100 nm 800 - 1800 nm 800 - 1800 nm
Active Area (Dimensions) 3.1 mm2 (Ø2 mm) 13.0 mm2 (3.6 x 3.6 mm) 94.1 mm2 (9.7x 9.7 mm) 7.1 mm2 (Ø3 mm) 19.6 mm2 (Ø5 mm)
Peak Wavelength 1490 nm 985 nm 985 nm 1550 nm 1550 nm
Rise Time (Fall Time)
RL=50 Ω
66 ns (66 ns)
@ 0 V
10 ns (10 ns)
@ 20 V
45 ns (45 ns)
@ 5 V
500 ns (500 ns)
@ 3 V
220 ns (220 ns)
@ 5 V
NEP 3.0x10-14 W/√Hz
@1550 nm
1.2x10-14 W/√Hz
@900 nm
5.5x10-14 W/√Hz
@900 nm
1.0x10-12 W/√Hz
@1550 nm
4.0x10-12 W/√Hz
@1550 nm
Dark Current 200 nA max (1 V) 20 nA max (20 V) 0.6 μA max (5 V) 4.0 μA max (1 V) 40 μA max (3 V)
Package Ø0.36" Can Ø0.36" Can 0.45" x 0.52"
Ceramic Wafer
Ø0.36" Can 0.275" x 0.310"
Ceramic Wafer
Max Bias Voltage 3 V 25 V 20 V 3 V 5 V
Junction Capacitance
RL=50 Ω
40 pF (@ 10 V) 375 pF (@ 5 V) 4 pF (@ 1 V) 3000 pF (@ 5 V) 500 pF (@ 0 V)
 

光电二极管教程

工作原理

结光电二极管是一种基本器件,其功能类似于一个普通的信号二极管,但在结半导体的耗尽区吸收光时,它会产生光电流。光电二极管是一种快速,高线性度的器件,在应用中具有高量子效率,可应用于各种不同的场合。

根据入射光确定期望的输出电流水平和响应度是有必要的。图1描绘了一个结光电二极管模型,它由基本的独立元件组成,这样便于直观了解光电二极管的主要性质,更好地了解Thorlabs光电二极管工作过程。

Equation 1
Photodiode Circuit Diagram

图1: 光电二极管模型

光电二极管术语

响应度

光电二极管的响应度可以定义为给定波长下,产生的光电流(IPD)和入射光功率(P)之比:

Equation 2

工作模式(光导模式和光伏模式)

光电二极管可以工作在这两个模式中的一个: 光导模式(反向偏置)或光伏模式(零偏置)。 工作模式的选择根据应用中速度和可接受暗电流大小(漏电流)而定。

光导模式

处于光导模式时,有一个外加的偏压,这是我们DET系列探测器的基础。 电路中测得的电流代表器件接受到的光照; 测量的输出电流与输入光功率成正比。 外加偏压使得耗尽区的宽度增大,响应度增大,结电容变小,响应度趋向直线。 工作在这些条件下容易产生很大的暗电流,但可以选择光电二极管的材料以限制其大小。 (注: 我们的DET器件都是反向偏置的,不能工作在正向偏压下。)

光伏模式

光伏模式下,光电二极管是零偏置的。 器件的电流流动被限制,形成一个电压。 这种工作模式利用了光伏效应,它是太阳能电池的基础。 当工作在光伏模式时,暗电流最小。

暗电流

暗电流是光电二极管有偏压时的漏电流. 工作在光导模式时, 容易出现更高的暗电流, 并与温度直接相关. 温度每增加 10 °C, 暗电流几乎增加一倍, 温度每增加 6 °C, 分流电阻增大一倍. 显然, 应用更大的偏压会降低结电容, 但也会增加当前暗电流的大小.

当前的暗电流也受光电二极管材料和有源区尺寸的影响. 锗器件暗电流很大, 硅器件通常比锗器件暗电流小.下表给出了几种光电二极管材料及它们相关的暗电流, 速度, 响应波段和价格.

Material Dark Current Speed Sensitivity* Cost
Silicon (Si) Low High Speed 400 - 1000 nm Low
Germanium (Ge) High Low Speed 900 - 1600 nm Low
Gallium Phosphide (GaP) Low High Speed 150 - 550 nm Moderate
Indium Gallium Arsenide (InGaAs) Low High Speed 800 - 1800 nm Moderate
Extended Range Indium Gallium Arsenide (InGaAs) High High Speed 1200 - 2600 nm High
* 代表近似值

结电容

结电容(Cj)是光电二极管的一个重要性质,对光电二极管的带宽和响应有很大影响。需要注意的是,结区面积大的二极管结体积也越大,也拥有较大的充电电容。在反向偏压应用中,结的耗尽区宽度增加,会有效地减小结电容,增大响应速度。

带宽和响应

负载电阻和光电二极管的电容共同限制带宽。要得到最佳的频率响应,一个50欧姆的终端需要使用一条50欧姆的同轴电缆。带宽(fBW)和上升时间响应(tr)可以近似用结电容(Cj)和负载电阻(Rload)表示:

Equation 3

终端电阻

使用负载电阻将光电流转换为电压(VOUT)以便在示波器上显示:

Equation 4

根据光电二极管的类型,负载电阻影响其响应速度。为达到最大带宽,我们建议在同轴电缆的另一端使用50欧姆的终端电阻。其与电缆的本征阻抗相匹配,将会最小化谐振。如果带宽不重要,您可以增大负载电阻(Rload),从而增大给定光功率下的光电压。终端不匹配时, 电缆的长度对响应影响很大,所以我们建议使电缆越短越好。

分流电阻

分流电阻代表零偏压下光电二极管的结电阻。理想的光电二极管分流电阻无限大,但实际值可能从十欧姆到几千兆欧不等,与其材料有关。例如,InGaAs探测器分流电阻在10兆欧姆量级,而Ge探测器的分流电阻在千欧量级。这会显著影响光电二极管的噪声电流。然而,在大部分应用中,大电阻几乎不产生效应,因而可以忽略。

 

串联电阻

串联电阻是半导体材料的电阻,这个小电阻通常可以忽略。串联电阻来自于光电二极管的触点和线接头,通常用来确定二极管在零偏压下的线性度。

通用工作电路

Reverse Biased DET Circuit

图2:反向偏压电路(DET 系列探测器)

DET系列探测器有上面所示的模块化电路。探测器反向偏置对输入光产生线性响应。光电流的大小与入射光大小以及波长有关,输出端加一个负载电阻就可以在示波器上显示。RC滤波电路的作用是滤掉输入电源的高频噪声,这些噪声会影响输出端的噪声。

Reverse Biased DET Circuit

图3:放大探测器电路

也可以用光电探测器加放大器来实现所需要的高增益。用户可以选择工作在光导模式和光伏模式。使用这个有源电路有几个优势:

  • 光伏模式:由于运算放大器A点电势和B点电势相等,因而光电二极管两端的电势差为零伏。这样最小化了暗电流的可能
  • 光导模式:二极管反向偏置,于是增大了带宽降低了结电容。探测器的增益与反馈元件(Rf)有关。探测器的带宽可用下面的式子计算:

Equation 5

其中GBP是放大器增益带宽积,CD是结电容和放大器电容之和。

   ge光电二极管   InGaAs光电二极管   InGaAs已准直光电二极管   Si光电二极管   Si已校准光电二极管   中红外探测器   光功率计   光学探测器   光探测器   光电二极管   光电二极管光功率传感器   光电探测器   已校准光电二极管   已校准管脚光电二极管   已校准锗光电二极管   激光光电二极管   激光功率计   管脚光电二极管   紫外探测器   红外探测器   锗光电二极管  

 
NIST可追溯校准的Si光电二极管
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我们提供两种NIST可追溯校准的Si光电二极管现货。Si光电二极管从可见到近红外光谱比较敏感。FDS100-CAL和FDS1010-CAL都是大面积Si光电二极管,前者封装在一个金属管壳中,后者位于一个方形陶瓷基底上。关于它们的规格的详细信息请参看规格标签。

FSD100-CAL响应率数据
FSD1010-CAL响应率数据

FSD100, FSD1010 Responsivity
Item # Wavelength Active Area Rise/Fall
Time*
NEP** Dark Current Package Vbias,max Pin
Configuration
FDS100-CAL 350 - 1100 nm 3.6 x 3.6 mm 10 ns @ 20 V 1.2x10-14 W/Hz1/2 20 nA max (20 V) Ø0.36" Can 25 V FDS100-CAL Pin Diagram
FDS1010-CAL 400 - 1100 nm 9.7 x 9.7 mm 45 ns @ 5 V 5.5x10-14 W/Hz1/2 0.6 µA max (5 V) 0.45" x 0.52" Ceramic Wafer 20 V FDS1010-CAL Pin Diagram
*RL=50欧姆 ** 在900纳米的测量结果

 
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FDS100-CAL Support Documentation FDS100-CAL - 已校准Si光电二极管,350-1100纳米,有效区域 3.6 x 3.6毫米 ¥1,285.21
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FDS1010-CAL Support Documentation FDS1010-CAL - 已校准Si光电二极管,400-1100纳米,有效区域 9.7 x 9.7毫米 ¥1,545.59
9 Days
 
 
 
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NIST可追溯校准的Ge光电二极管
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我们提供两种NIST可追溯校准的Ge光电二极管现货。Ge光电二极管对800-1800纳米的近红外光谱比较敏感。FDG03-CAL和 FDG05-CAL用于镀1300-1550纳米增透膜,前者封装在一个金属管壳中,后者位于一个方形陶瓷基底上。关于它们的规格的详细信息请参看规格标签。

FDG03-CAL响应率数据
FDG05-CAL响应率数据

FDG03, FDG05 Responsivity
Item # Wavelength Active Area Rise/Fall
Time*
NEP** Dark Current Package Vbias,max Pin
Configuration
FDG03-CAL 800 - 1800 nm Ø3 mm 500 ns @ 3 V 1.0x10-12 W/Hz1/2 4.0 µA max (1 V) Ø0.36" Can 3 V FDG03-CAL Pin Diagram
FDG05-CAL 800 - 1800 nm Ø5 mm 220 ns @ 5 V 4.0x10-12 W/Hz1/2 40 µA max (3 V) 0.275" x 0.310" Ceramic Wafer 5 V FDG05-CAL Pin Diagram
*RL=50欧姆 ** 在1550纳米测量结果

 
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FDG03-CAL Support Documentation FDG03-CAL - 已校准Ge光电二极管,800-1800纳米,有效区域Ø3.0毫米 ¥2,375.80
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FDG05-CAL Support Documentation FDG05-CAL - 已校准Ge光电二极管,800-1800纳米,有效区域Ø5.0毫米 ¥3,278.78
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NIST可追溯校准的InGaAs光电二极管
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我们的库存中有NIST可追溯校准的InGaAs光电二极管。InGaAs光电二极管对从800到1700纳米的近红外光谱比较敏感。FGA21-CAL具有PIN结构,从而具有快速的零偏压上升/下降时间。关于该光电二极管的规格的详细信息请参看规格标签。

FGA21-CAL响应率数据

M01 Reflection
Item # Wavelength Active Area Rise/Fall
Time*
NEP** Dark Current Package Vbias,max Pin
Configuration
FGA21-CAL 800 - 1700 nm Ø2 mm 66 ns @ 0 V 3.0x10-14 W/Hz1/2 200 nA max (1 V) Ø0.36" Can 3 V FGA21-CAL Pin Diagram
*RL=50欧姆 ** 在1550纳米测量的结果

 
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FGA21-CAL Support Documentation FGA21-CAL - 已校准的InGaAs光电二极管,800-1700纳米,有效区域Ø2.0毫米 ¥3,120.99
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已封装的光电二极管
 
 
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SM05PDSM1PD系列光电二极管包含安装在方便的SM05(Ø0.535英寸-40)和SM1(Ø1.035英寸-40)外螺纹套管的铟镓砷、锗、硅或磷化镓光电二极管。光电二极管的电信号输出是通过一个能快速连接到测量电路上的标准SMA接头(SM05PD系列)或BNC接头(SM1PD系列)提供的。
sm05 package sm1 package

该光电二极管可分为A型(阴极接地)或B型(阳极接地)布置。所有的型号都是测量脉冲和CW光源的理想选择。主体上的绝缘外螺纹能使这些光电二极管与Thorlabs公司的所有SM05SM1安装适配器兼容。

electrical connection type a Electrical Connection Type B

关于每种型号的更多细节请参考下表。

 

光电二极管教程

工作原理

结光电二极管是一种基本器件,其功能类似于一个普通的信号二极管,但在结半导体的耗尽区吸收光时,它会产生光电流。光电二极管是一种快速,高线性度的器件,在应用中具有高量子效率,可应用于各种不同的场合。

根据入射光确定期望的输出电流水平和响应度是有必要的。图1描绘了一个结光电二极管模型,它由基本的独立元件组成,这样便于直观了解光电二极管的主要性质,更好地了解Thorlabs光电二极管工作过程。

Equation 1
Photodiode Circuit Diagram

图1: 光电二极管模型

光电二极管术语

响应度

光电二极管的响应度可以定义为给定波长下,产生的光电流(IPD)和入射光功率(P)之比:

Equation 2

工作模式(光导模式和光伏模式)

光电二极管可以工作在这两个模式中的一个: 光导模式(反向偏置)或光伏模式(零偏置)。 工作模式的选择根据应用中速度和可接受暗电流大小(漏电流)而定。

光导模式

处于光导模式时,有一个外加的偏压,这是我们DET系列探测器的基础。 电路中测得的电流代表器件接受到的光照; 测量的输出电流与输入光功率成正比。 外加偏压使得耗尽区的宽度增大,响应度增大,结电容变小,响应度趋向直线。 工作在这些条件下容易产生很大的暗电流,但可以选择光电二极管的材料以限制其大小。 (注: 我们的DET器件都是反向偏置的,不能工作在正向偏压下。)

光伏模式

光伏模式下,光电二极管是零偏置的。 器件的电流流动被限制,形成一个电压。 这种工作模式利用了光伏效应,它是太阳能电池的基础。 当工作在光伏模式时,暗电流最小。

暗电流

暗电流是光电二极管有偏压时的漏电流. 工作在光导模式时, 容易出现更高的暗电流, 并与温度直接相关. 温度每增加 10 °C, 暗电流几乎增加一倍, 温度每增加 6 °C, 分流电阻增大一倍. 显然, 应用更大的偏压会降低结电容, 但也会增加当前暗电流的大小.

当前的暗电流也受光电二极管材料和有源区尺寸的影响. 锗器件暗电流很大, 硅器件通常比锗器件暗电流小.下表给出了几种光电二极管材料及它们相关的暗电流, 速度, 响应波段和价格.

Material Dark Current Speed Sensitivity* Cost
Silicon (Si) Low High Speed 400 - 1000 nm Low
Germanium (Ge) High Low Speed 900 - 1600 nm Low
Gallium Phosphide (GaP) Low High Speed 150 - 550 nm Moderate
Indium Gallium Arsenide (InGaAs) Low High Speed 800 - 1800 nm Moderate
Extended Range Indium Gallium Arsenide (InGaAs) High High Speed 1200 - 2600 nm High
* 代表近似值

结电容

结电容(Cj)是光电二极管的一个重要性质,对光电二极管的带宽和响应有很大影响。需要注意的是,结区面积大的二极管结体积也越大,也拥有较大的充电电容。在反向偏压应用中,结的耗尽区宽度增加,会有效地减小结电容,增大响应速度。

带宽和响应

负载电阻和光电二极管的电容共同限制带宽。要得到最佳的频率响应,一个50欧姆的终端需要使用一条50欧姆的同轴电缆。带宽(fBW)和上升时间响应(tr)可以近似用结电容(Cj)和负载电阻(Rload)表示:

Equation 3

终端电阻

使用负载电阻将光电流转换为电压(VOUT)以便在示波器上显示:

Equation 4

根据光电二极管的类型,负载电阻影响其响应速度。为达到最大带宽,我们建议在同轴电缆的另一端使用50欧姆的终端电阻。其与电缆的本征阻抗相匹配,将会最小化谐振。如果带宽不重要,您可以增大负载电阻(Rload),从而增大给定光功率下的光电压。终端不匹配时, 电缆的长度对响应影响很大,所以我们建议使电缆越短越好。

分流电阻

分流电阻代表零偏压下光电二极管的结电阻。理想的光电二极管分流电阻无限大,但实际值可能从十欧姆到几千兆欧不等,与其材料有关。例如,InGaAs探测器分流电阻在10兆欧姆量级,而Ge探测器的分流电阻在千欧量级。这会显著影响光电二极管的噪声电流。然而,在大部分应用中,大电阻几乎不产生效应,因而可以忽略。

 

串联电阻

串联电阻是半导体材料的电阻,这个小电阻通常可以忽略。串联电阻来自于光电二极管的触点和线接头,通常用来确定二极管在零偏压下的线性度。

通用工作电路

Reverse Biased DET Circuit

图2:反向偏压电路(DET 系列探测器)

DET系列探测器有上面所示的模块化电路。探测器反向偏置对输入光产生线性响应。光电流的大小与入射光大小以及波长有关,输出端加一个负载电阻就可以在示波器上显示。RC滤波电路的作用是滤掉输入电源的高频噪声,这些噪声会影响输出端的噪声。

Reverse Biased DET Circuit

图3:放大探测器电路

也可以用光电探测器加放大器来实现所需要的高增益。用户可以选择工作在光导模式和光伏模式。使用这个有源电路有几个优势:

  • 光伏模式:由于运算放大器A点电势和B点电势相等,因而光电二极管两端的电势差为零伏。这样最小化了暗电流的可能
  • 光导模式:二极管反向偏置,于是增大了带宽降低了结电容。探测器的增益与反馈元件(Rf)有关。探测器的带宽可用下面的式子计算:

Equation 5

其中GBP是放大器增益带宽积,CD是结电容和放大器电容之和。

 

The following table lists the photodiodes found on this page, along with the mounted photodiodes and detectors which use the same internal photodiode.

   FDS100   FGA10   InGaAs   中红外探测器   二极管   光学探测器   光电   光电二极管   光电二极管光功率传感器   光电二极管管功率传感器   光电探测器   大面积光电二极管   已安装光电二极管   激光光电二极管      积分球   紫外探测器   红外探测器   铟镓砷  

 
SM05螺纹已封装的光电二极管,阴极接地
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型号# 探测器 上升/下降时间(纳秒) 有效面积
(尺寸)
NEP
(W/vHz)
暗电流 光谱范围(纳米) 材料 结电容a
SM05PD7A FGAP71 1 / 140b 4.8 mm2 (Ø2.5 mm) 1.0 x 10-14 10 nAc 150-550 GaP -
SM05PD2A FDS010 1d 0.8 mm2 (Ø1.0 mm) 5.0 x 10-14 2.5 nA 200-1100 Si 10 pF @ 0 V
SM05PD1A FDS100 20d 13 mm2 (3.6 x 3.6 mm) 1.2 x 10-14 20 nA 350-1100 Si 20 pF @ 1V
SM05PD4A FGA10 12d 0.8 mm2 (Ø1.0 mm) 1.0 x 10-14 25 nAe 800-1800 InGaAs 80 pF @ 0 V
SM05PD5A FGA21 66/ 66f 3.1 mm2 (Ø2.0 mm) 3.0 x 10-14 200 nAc 800-1800 InGaAs 500 pF @ 0 V
SM05PD6A FDG03 1400g 7.1 mm2 (Ø3.0 mm) 1.0 x 10-12 4.0 µAc 800-1800 Ge 4 nF @ 1V
a典型值RL = 50欧姆 b50欧姆负载和5伏特偏压时的测量结果 c最大
d50欧姆负载和12伏特偏压时的测量结果 e -5 V偏压时测量结果 f50欧姆负载和0伏特偏压时的测量结果
g50欧姆负载和3伏特偏压时的测量结果    

 
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SM05PD7A Support Documentation SM05PD7A - 已封装的磷化镓光电二极管,150-550纳米,阴极接地 ¥1,183.53
9 Days
 
SM05PD2A Support Documentation SM05PD2A - 已封装的硅光电二极管,200-1100纳米,阴极接地 ¥753.95
9 Days
 
SM05PD1A Support Documentation SM05PD1A - 已封装的大面积硅光电二极管,350-1100纳米,阴极接地 ¥631.21
9 Days
 
SM05PD4A Support Documentation SM05PD4A - 已封装的铟镓砷光电二极管,800-1800纳米,阴极接地 ¥1,806.84
9 Days
 
SM05PD5A Support Documentation SM05PD5A - 已封装的大面积铟镓砷光电二极管,800-1800纳米,阴极接地 ¥2,577.44
9 Days
 
SM05PD6A Support Documentation SM05PD6A - 已封装的锗光电二极管,800-1800纳米,阴极接地 ¥1,560.49
9 Days
 
 
 
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SM05螺纹已封装的光电二极管,阳极接地
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型号# 探测器 上升/下降時間(纳秒) 有效面积
(尺寸)
NEP
(W/vHz)
暗电流 光谱范围(纳米) 材料 结电容a
SM05PD1B FDS100 20b 13 mm2
(3.6 x 3.6 mm)
1.2 x 10-14 20 nA 350-1100 Si 20 pF @ 1 V
SM05PD2B FDS010 1b 0.8 mm2
(Ø1.0 mm)
5.0 x 10-14 2.5 nA 200-1100 Si 10 pF @ 0 V
a 典型值,RL = 50欧姆 50欧姆负载和12伏特偏压时的测量结果

 
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SM05PD1B Support Documentation SM05PD1B - 已封装的大面积硅光电二极管,350-1100纳米,阳极接地 ¥631.21
9 Days
 
SM05PD2B Support Documentation SM05PD2B - 已封装的大面积硅光电二极管,200-1100纳米,阳极接地 ¥753.95
9 Days
 
 
 
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SM1螺纹已封装的光电二极管,阴极接地
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型号# 探测器 上升/下降时间(纳秒) 有效面积
(尺寸)
NEP
(W/vHz)
暗电流 光谱范围(纳米) 材料 结电容a
SM1PD2A - 45b 63.6 mm2 9.1 x 10-14 1.0 µAc 200-1100 UV Si 1750 pF @ 0V
SM1PD1A FDS1010 45b 63.6 mm2 (Ø9.0 mm) 5.5 x 10-14 600 nAc 400-1100 Si 375 pF @ 5V
SM1PD5A - 3500d Ø9.0 mm (63.6 mm2) 4 x 10-12 50 µAc 800-1800 Ge -
a典型值RL = 50欧姆 b50欧姆负载和5伏特偏压时的测量结果 c最大 d0.5伏特偏压

 
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SM1PD2A Support Documentation SM1PD2A - 已封装的紫外增强硅光电二极管,200-1100纳米,阴极接地 ¥1,998.83
9 Days
 
SM1PD1A Support Documentation SM1PD1A - 已封装的大面积硅光电二极管,400-1100纳米,阴极接地 ¥1,087.08
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SM1PD5A Support Documentation SM1PD5A - 已封装的锗光电二极管,800-1800纳米,阴极接地 ¥5,347.75
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SM1螺纹已封装的光电二极管,阳极接地
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型号# 探测器 上升/下降时间(纳秒) 有效面积
(尺寸)
NEP
(W/vHz)
暗电流 光谱范围(纳米) 材料 结电容a
SM1PD1B FDS1010 45b 63.6 mm2 (Ø9.0 mm) 5.5 x 10-14 600 nA 400-1100 Si 375 pF @ 5 V
a典型值,RL = 50欧姆 b50欧姆负载和5伏特偏压时的测量结果 c最大

 
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SM1PD1B Support Documentation SM1PD1B - 已封装的大面积硅光电二极管,400-1100纳米,阳极接地 ¥1,087.08
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带尾纤光电二极管
 
 
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特性

  • 适用于610-770纳米和780-970纳米的单模型号
  • 多模型号
  • 高速
  • 宽带特性
  • 低偏置电压
  • 增强型光纤

典型应用

  • 光通信
  • 高速光度测定
  • 监测

Thorlabs 的FDSP系列带尾纤光电二极管是高速带尾纤硅PIN光电二极管,设计用于可见到近红外范围的光探测。这些光电二极管具有在低偏置电压下的宽带特性,是光通信、高速光度测定和监测等应用的理想选择。FDSP系列的外壳为不锈钢套管,用来实现光纤到光电二极管的主动耦合。光纤用一个900微米的松套管外保护和橡胶护套进行强化,以便于减少光纤的弯曲应力。 

提供两种型号的单模光纤和一种型号的多模光纤:

  • FDSP780 Nufern的780-HP单模光纤,780-970纳米,芯径5微米,数值孔径0.13
  • FDSP660 Nufern的630-HP,单模光纤,610-770纳米,芯径4微米,数值孔径0.13
  • FDSP625 梯度折射率多模光纤,320-1000纳米,芯径62.5微米,数值孔径0.27

单模光纤的型号设计用于低背反射,同时单模光纤也能抑制模式干扰(也称为MPI-多路径干扰),是基于光纤的干涉仪的信号探测中的基本组件。

根据需要,可提供带工业标准光纤接头的连接。请注意,这些光电二极管并没有校准。我们同样提供未安装的校准的光电二极管

规格

Item # FDSP625 FDSP660 FDSP780
Fiber Specs
Wavelength Range 320 – 1000 nm 610 - 770 nm 780 - 970 nm
Fiber Graded-Index, Multimode Nufern 630-HP, Single Mode Nufern 780-HP, Single Mode
Core Diameter 62.5 μm 4 μm 5 μm
Numerical Aperture NA 0.27 0.13
Back Reflections n.a. < -40 dB
Detector Specs
Detector Type Silicon/PIN
Active Area Ø0.8 mm
Peak Responsivity 0.58 A/W @ 800 nm
Dark Current 0.01 nA Typical, 0.5 nA Max
Terminal Capacitance 3 pF
NEP 3.1 x 10-15 W/vHz
Optical Input Power, Max 50 mW
Reverse Voltage, Max 20 V
Forward Current, Max 10 mA
Operating Temperature 5 to 70 °C
Storage Temperature -40 to 85 °C
†) 10 伏反向偏置电压

 

 
 
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FDSP625 Support Documentation FDSP625 - 带尾纤的硅二极管,梯度折射率的多模光纤,62.5微米芯径 ¥804.80
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FDSP660 Support Documentation FDSP660 - 带尾纤的硅二极管,单模光纤,610-770纳米,无连接器 ¥849.50
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FDSP780 Support Documentation FDSP780 - 带尾纤的硅二极管,单模光纤,780-970纳米,无连接器 ¥849.50
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