Ce circuit photodiode fonctionne-t-il?

Oli a utilisé ce circuit

dans une réponse, et cela apparaît aussi beaucoup sur les images Google. Mais ça marche? Si c'est le cas, une explication théorique sera la bienvenue.

Selon cela, la photodiode produit en effet un courant même lorsqu'il n'y a aucun volt à travers elle; c'est le courant de court-circuit . Notez que la direction de référence de dans le diagramme de la question est opposée à celle de I S C de la diode, donc la tension de sortie est:$I_S$$I_{SC}$

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

J'ai trouvé ce qui précède ici .

Une question raisonnable à poser est de savoir comment produire un courant avec une tension nulle ?

N'oubliez pas qu'il y a un champ E interne à travers la région d'appauvrissement même lorsque les bornes de diode sont court-circuitées ensemble. En bref, les EHP générés par la lumière au voisinage de la région d'appauvrissement sont séparés par le champ E, ce qui entraîne une accumulation de charge dans les côtés P et N (c'est ainsi que est développé). Un court-circuit permet à un courant de rétablir l'équilibre de charge.$V_{OC}$

édité après la réponse d'Alfred

L'amplificateur inverseur classique est comme ceci:

La photodiode créera un courant qui provoquera une chute de tension aux bornes de la résistance. Un ampli op avec rétroaction négative tentera de rendre les deux entrées égales, donc l'entrée inverseuse sera à 0 V, et le courant traversant la résistance créera une tension de sortie positive.

Pourquoi ai-je pensé que l'autre circuit ne fonctionnerait pas? Si la diode crée un courant, vous supposeriez qu'il y a également une chute de tension. Ensuite, la tension à l'entrée inverseuse serait supérieure à zéro, et l'ampli-op, essayant de corriger cela, verrait sa sortie descendre jusqu'au rail négatif.

Le graphique d'Alfred montre cependant que l'entrée peut être ramenée à 0 V par la sortie. Cela nécessite que la tension aux bornes de la diode puisse descendre à zéro, alors qu'il y a encore du courant. Voici un autre graphique, à partir de ce document , qui confirme la réponse d'Alfred:

Le circuit dans votre réponse s'appuie sur l' effet photoélectrique pour amplifier le photocourant produit par la diode avec un amplificateur à transimpédance.

Le circuit dans votre question s'appuie sur l' effet photovoltaïque mais la direction du courant est erronée (considérez un solarcell avec une seule diode), et cela n'a de sens qu'avec un gain fini (c'est-à-dire avec une résistance en série avec la cathode). Il existe également une source de photocourant implicite en parallèle avec la diode.

À quel point une photodiode serait efficace en tant que source photovoltaïque, je ne sais pas, mais je ne pense pas très.

MODIFIER

À la réflexion, R1 n'est pas nécessaire car même si la diode est court-circuitée, le photocourant continuera de circuler (encore une fois, envisagez de court-circuiter une cellule solaire).

J'ai eu l'idée de circuit ci-dessous du circuit J de p253, "Art of Electronics", version 1989. La note d'application pointue utilise également une résistance sur le + Vin pour un ampli op et un phototransistor, mais n'explique pas ce qu'il fait.

J'ai testé le circuit ci-dessous avec et sans la résistance inférieure: je n'ai vu aucun effet lorsque j'ai sorti le court-circuit sur la résistance inférieure: pas même un changement de gain. Je teste à des impulsions lumineuses très faibles, en utilisant des diodes ordinaires à 850 nm et 830 nm comme "photodiodes". J'ai obtenu une bien meilleure détection lorsque la "photodiode" a été inversée à partir des diagrammes de cette page. Ceci n'est probablement important que dans des conditions de faible luminosité (moins de 1 mW / cm ^ 2). Lorsque la diode était orientée comme indiqué sur cette page, la sortie n'était pas inversée, contrairement aux commentaires de tous. Peut-être que les fabricants de photodiodes déclarent l'orientation inversée de ce qu'elle est réellement. Un condensateur de 0,0001 à 0,0047 uF sur la résistance de rétroaction a aidé à réduire les pointes sur les impulsions, mais a aggravé les pointes pour les niveaux de lumière très faibles.

L'utilisation d'un phototransistor à polarisation inverse de 880 nm avec l'ampli op (fig 13 sur la note d'application nette) avec une diode de 830 nm fournissant la lumière fonctionnait environ 10 fois mieux à des niveaux de lumière faibles qu'une LED ordinaire à 830 nm comme détecteur si les impulsions étaient plus d'environ 1 ms, et si un condensateur sur la résistance de retour a été utilisé. Il semble qu'une détection de 0,01 mW / cm ^ 2 soit possible.

L'ampli op est JFET pour des courants d'entrée très faibles.

Je ne sais pas si cela aide, mais je viens de tester le circuit ci-dessous sur une planche à pain et cela fonctionne bien. La sensibilité n'est pas grande, a besoin d'un peu de lumière pour enregistrer quoi que ce soit et la réponse n'est pas linéaire, mais elle mesure certainement la quantité de lumière que la led blanche brille dessus. La résistance affecte la sensibilité, plus de résistance = plus sensible - je l'ai modifiée jusqu'à ce que ce soit comme je le voulais, quelque part autour de 100k-300k je pense.

La tension à la sortie atteint environ 4 V, mais je pense que c'est une limitation du LM358.