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单片机开发光学检测器使用哪些光电二极管偏置？
光学系统将需要某种检测器，光电二极管是用于将输入光转换为电信号的标准检测器元件。光电二极管与任何其他二极管一样，可以在端子之间施加电压。但是，它也是一个光检测器，光电二极管中的输入光会产生电流。
当设计一个电路来收集和测量来自光电二极管的电流时，很明显，也可以通过施加一些光电二极管偏置来控制电流。您使用的光电二极管偏置将确定设备对输入光的响应方式，即输出电流是线性还是非线性。当您需要将光电二极管集成到标准检测和测量电路中（例如，使用放大器）时，可以通过以下方法确保获得所需的线性或非线性输出。
光电二极管偏置如何影响光响应
为了更好地理解为什么要在光检测器电路中施加光电二极管偏置，请看一下标准二极管方程，其中输入光的光功率为P时产生额外的电流。在下面显示的方程式中，总输出电流只是光电流的总和，等于PR，其中R是光电二极管的响应度（以A / W为单位）。光电二极管中的剩余量在标准二极管电流方程中具有其常规含义。
光电二极管电流方程。
请注意，所有光电二极管都具有一定的输入光强度，在该强度下非线性效应开始变得明显，并且上述方程式假设我们以线性光学响应但具有非线性电响应进行操作。
输入光功率在光电二极管结中产生一些电子，然后这些电子以反向偏置（因此为负号）从结移开。通过施加一些偏置，可以增加或减小反向偏置电流。在以下三种情况下，可以使用光电二极管偏置来控制输出电流以及光电二极管如何响应输入光：
V〜V B（击穿模式）。通常在雪崩光电二极管中使用它来检测非常低电平的光信号。通过利用碰撞电离的增益，当光电二极管接收到微弱的光信号时，二极管可以输出非常大的电流，但是光电二极管的响应是非线性的
0 <V <-V B（光电导模式）。在该区域中，离开光电二极管的电信号所看到的电容较低，因此该设备可以更快的速度运行。缺点是暗电流较大（即本底噪声较高）。在此光电二极管偏置范围内，通常使用需要检测非常快的光脉冲的快速光电二极管。输出电流也是高度线性的。
小正V（光伏模式）。在该区域中，由于电容，时域响应变慢，但是来自光电二极管的输入光仍将处于线性状态。此区域还用于为设备扩展负载线，以使输出在特定光电二极管偏置下具有最大电流。
如何应用光电二极管偏置
在设计光电二极管电路时，偏置的施加并不取决于收集和读取光电二极管信号的方式。无论是分立元件还是集成阵列，使用带有偏压的光电二极管的典型方法是使用跨阻放大器。下面的电路中显示了一种典型的布置。
光电二极管电路处于光电导模式并施加了偏压。
在上述电路中，施加的偏置使光电二极管处于反向偏置状态，因此我们以光电导模式工作。该电路还可以与高反向和雪崩光电二极管一起使用，这将为检测低电平光信号提供高增益。要使电路处于正向偏置状态，只需将电压源翻转即可。
确保线性输出电流
即使光电二极管是光学线性电路，它也是电气非线性电路。因此，需要通过模拟用于光电二极管电路的负载线来设计光电二极管。通过调整电阻器的值，您可以提取一系列输入光强度值，其中输出电流是线性的。