このフォトダイオード回路は機能しますか？

オリはこの回路を使用しました

答えとして、それはGoogleの画像にもたくさん現れます。しかし、それは機能しますか？理論的な説明があれば歓迎します。

これによれば、フォトダイオードは、ゼロボルトがかかっていても実際に電流を生成します。それは短絡電流です。質問の図の基準方向は、ダイオードのI S Cの基準方向と反対であるため、出力電圧は次のようになります。$I_S$$I_{SC}$

$V_{OUT} = - I_S \cdot R_F = I_{SC} \cdot R_F$

ここで上記を見つけました。

合理的な質問は、ゼロ電圧でどのように電流を発生させることができるのですか？

ダイオード端子が互いに短絡している場合でも、空乏領域を通る内部電界が存在することに注意してください。簡単に言うと、空乏領域の近くで生成されたEHPは、電界によって分離され、P側とN側に電荷が蓄積されます（それがの発生方法です）。短絡により、電流が充電バランスを回復できます。$V_{OC}$

アルフレッドの答えの後に編集

古典的な反転アンプは次のようなものです。

フォトダイオードは電流を生成し、抵抗器で電圧降下を引き起こします。負帰還を備えたオペアンプは両方の入力を等しくしようとするため、反転入力は0 Vになり、抵抗を流れる電流は正の出力電圧を生成します。

なぜ他の回路が機能しないと思いましたか？ダイオードが電流を生成する場合、電圧降下もあると考えられます。次に、反転入力の電圧はゼロよりも高くなり、それを補正しようとするオペアンプは、出力が負のレールまで完全に下がるのを確認します。

ただし、Alfredのグラフは、出力によって入力を0 Vまで駆動できることを示しています。ダイオードの両端の電圧がゼロになり、電流が残っている必要があります。以下は、Alfredの答えを裏付けるこのドキュメントの別のグラフです。

あなたの答えの回路は、トランスインピーダンス増幅器でダイオードによって生成された光電流を増幅する光電効果に依存しています。

質問の回路は光起電力効果に依存していますが、電流の方向は間違っており（単一のダイオードを備えた太陽電池を考えてください）、有限のゲイン（つまり、カソードと直列の抵抗器）でのみ意味があります。また、ダイオードと並列に暗示的な光電流源があります。

フォトダイオードが光起電力源としてどれだけ効率的であるかはわかりませんが、そうではないと思います。

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ダイオードが短絡しても光電流が流れるため、R1は不要です（再度、太陽電池の短絡を検討してください）。

以下の回路のアイデアは、p253回路J、「Art of Electronics」、1989年版から得たものです。シャープのアプリケーションノートでは、オペアンプとフォトトランジスタの+ Vinに抵抗を使用していますが、その機能については説明していません。

下の抵抗を使用して、または使用せずに以下の回路をテストしました。下の抵抗を介して短絡を引き出しても効果は見られませんでした。ゲインの変化さえありません。「フォトダイオード」として通常の850 nmおよび830 nmのダイオードを使用して、非常に低い光レベルのパルスでテストしています。「フォトダイオード」がこのページの図から逆になったとき、私ははるかに良い検出を得ました。これはおそらく、低光レベル（1 mW / cm ^ 2未満）でのみ重要です。ダイオードがこのページに示されているように方向付けられたとき、出力は誰のコメントにも反して反転しませんでした。フォトダイオードメーカーは、実際の向きと逆の向きを宣言しているかもしれません。フィードバック抵抗上の0.0001〜0.0047 uFのコンデンサは、パルスのスパイクを減らすのに役立ちましたが、非常に低い光レベルではスパイクを悪化させました。

バックバイアスされた880 nmのフォトトランジスタとオペアンプ（鋭いアプリケーションノートの図13）を使用し、830 nmのダイオードが光を供給すると、パルスが多い場合の検出器としてのプレーンな830 nmのLEDよりも低光レベルで約10倍良好に機能しました約1ミリ秒未満で、フィーバック抵抗上のコンデンサを使用した場合。0.01 mW / cm ^ 2の検出が可能であるようです。

オペアンプは、非常に低い入力電流用のJFETです。

これが役立つかどうかはわかりませんが、ブレッドボードで下の回路をテストしただけで、うまく機能します。感度は大きくなく、何かを登録するにはかなりの光が必要であり、応答は線形ではありませんが、白色LEDが照らしている光の量を確実に測定します。抵抗は感度に影響します。抵抗が大きいほど感度が高くなります-私が思うに、100k〜300k前後のどこかでそれを調整しました。

出力の電圧は約4vで最大になりますが、これはLM358の制限だと思います。