光电子技术

•3.3.1基本偏置电路设在某照度Ev下，光敏电阻的阻值为，电导为g，流过偏置电阻RL的电流为ILLpbLRRVI用微变量表示bLp2pLVdIdR(RR)而，VgppdESRdR2pR光敏电阻的变换电路V2L2LEd)RR(dpgbSRVI设iL=dIL，ev=dEv，则v2L2)RR(eSRVipgbL（3.34）（3.33）偏置电阻RL两端的输出电压为2LgLLLv2L(RR)bPVRRSuRie从式（3.38）可以看出，当电路参数确定后，输出电压信号与弱辐射入射辐射量（照度ev）成线性关系。（3.38）在简单偏置电路中，当RL»R时，流过光敏电阻的电流基本不变，此时的偏置电路称为恒流电路。然而，光敏电阻自身的阻值已经很高，再满足恒流偏置的条件就难以满足电路输出阻抗的要求，为此，可引入如图3.12所示的晶体管恒流偏置电路。稳压管DW将晶体三极管的基极电压稳定，即VB=VW，流过晶体三极管发射极的电流Ie为ebeWeIRVV（3.39）处于放大状态的三极管发射极电流与集电极电流近似相等。恒流电路在晶体管恒流偏置电路中输出电压Vo为pRIVVcbo求微分得pRIVddco将代入（3.41）得v2gEdRdRS（3.41）（3.40）vg2ebeWoddESRRUUV或vg2eWoeSRRUu（3.42）（3.43）显然，恒流偏置电路的电压响应率SV为g2eWvSRRUS•光敏电阻在恒流偏置电路的输出电压响应率与光敏电阻阻值的平方成正比，与光电导灵敏度成正比。•采用高阻值的光敏电阻可获得高探测响应率。（3.44）利用晶体三极管很容易构成光敏电阻的恒压偏置电路。如图3.13所示为典型的光敏电阻恒压偏置电路。稳压管DW将晶体三极管的基极电压稳定，即VB=VW。三极管处于放大工作状态时，Vbe=0.7V。因此，VE=VW-Vbe。加在光敏电阻上的电压为恒定值。称为恒压偏置电路。恒压电路光敏电阻在恒压偏置电路的情况下输出的电流IP与处于放大状态的三极管发射极电流Ie近似相等。因此，恒压偏置电路的输出电压为:ccboRIVV取微分，则得到输出电压的变化量为:dVo=－RcdIc=－RcdIe=RcSgVwdEvgoeUSRuWc光敏电阻在恒压偏置电路的输出信号电压与光敏电阻的阻值无关。例3.1在如图3.12所示的恒流偏置电路中，已知电源电压为12V，Rb为820Ω，Re为3.3kΩ，三极管的放大倍率不小于80，稳压二极管的输出电压为4V，光照度为40lx时输出电压为6V，80lx时为8V。（设光敏电阻在30到100lx之间的值不变）试求：（1）输出电压为7伏的照度为多少勒克司？（2）该电路的电压灵敏度。解根据已知条件，流过稳压管DW的电流mA6.9wbbWRUVI例题满足稳压二极管的工作条件（1）根据题目给的条件，可得到不同光照下光敏电阻的阻值K6IV6eb1VRPK4IV8eb2VRP将Rp1与Rp2值代入γ值计算公式，得到光照度在40~80lx之间的γ值59.0lg40lg80lg4lg6输出为7V时光敏电阻的阻值应为b3e7V5KIPVR此时的光照度可由γ值计算公式获得59.0lg40lgElg5lg63736.1lg400.59lg5lg6lg3VEE3=54.45（lx）（2）电路的电压灵敏度SV(V/lx)069.04045.5467SVEU例3.2在如图3.13所示的恒压偏置电路中，已知DW为2CW12型稳压二极管，其稳定电压值为6V，设Rb=1kΩ，Rc=510Ω,三极管的电流放大倍率不小于80，电源电压Vb=12V，当CdS光敏电阻光敏面上的照度为150lx时恒压偏置电路的输出电压为11V,照度为450lx时输出电压为8V,试计算输出电压为9V时的照度（设光敏电阻在100~500lx间的γ值不变）为多少lx？照度到500lx时的输出电压为多少？解分析电路可知，流过稳压二极管的电流满足2CW12的稳定工作条件，三极管的基极被稳定在6V。)mA(92.9510101210c1RVIbpk4.192.37.067.01W1IURp设光照度为150lx时流过光敏电阻的电流Ip1与光敏电阻的阻值Rp1，则同样,照度为300lx时流过光敏电阻的电流Ip2与电阻Rp2为7.8(mA)8Icbp2RVR2=680Ω由于光敏电阻在500到100lx间的γ值不变，因此该光敏电阻的γ值应为66.0lglglglg12p2p1EERR当输出电压为9V时，设流过光敏电阻的电流为Ip3，阻值为Rp3，则(mA)88.59cb3RVIpR3=900Ω代入γ值的计算公式便可以计算出输出电压为9V时的入射照度E366.0lglglglg23p3p2EERR292.20.66lglglglg3223ppRREEE3=196(lx)由γ值的计算公式可以找到500lx时的阻值Rp4及三极管的输出电流Ip4为R4=214ΩIp4=24.7(mA)而此时的输出电压VO为VO=Vb－Ip4Rp4=6.7(V)即，在500lx的照度下恒压偏置电路的输出电压为6.7V。