Hallo, kann mir jemand sagen, warum meine Photodiode eine Spannung erzeugt??? Ich dachte eine Photodiode erzeugt einen kleinen negativen Strom? Danke schonmal für eure Hilfe!
> Ich dachte eine Photodiode erzeugt einen kleinen negativen Strom?
Und was passiert, wenn du diesen Strom über den Innenwiderstand des
Messgerätes schickst? U=R*I, mit R=10M Ohm, was kommt dabei raus?
> kann mir jemand sagen, warum meine Photodiode eine Spannung erzeugt??? > Ich dachte eine Photodiode erzeugt einen kleinen negativen Strom? Hallo Marcus, den Strom erzeugt sie, wenn Du sie kurzschließt. Gruß, Michael
weil es sonst keine Fotodiode wäre. Aber linear zum Licht, ist nur der Strom bei Kurzschluss.
Lothar Miller schrieb: >> Ich dachte eine Photodiode erzeugt einen kleinen negativen Strom? > Und was passiert, wenn du diesen Strom über den Innenwiderstand des > Messgerätes schickst? U=R*I, mit R=10M Ohm, was kommt dabei raus? ah, genau!!! deswegen, okay! manchmal kommt man nicht aufs einfachste! wenn ich zu der photodiode nun kein datenblatt habe, ist dann die annahme richtig, zu sagen, wenn auf dem messgerät was negatives steht, dann muss ich sie auch so anschließen? ich weiß ja ohne datenblatt sozusagen nicht, was die sperrrichtung ist!
Einfach den Diodentest im Messgerät anwerfen, eine Photodiode ist im dunklen ja zunächst mal eine normale Diode.
Hallo Marcus, >wenn ich zu der photodiode nun kein datenblatt habe, ist dann die >annahme richtig, zu sagen, wenn auf dem messgerät was negatives steht, >dann muss ich sie auch so anschließen? Wo mußt du denn die Fotodiode anschließen? Kai Klaas
>kann mir jemand sagen, warum meine Photodiode eine Spannung erzeugt??? >Ich dachte eine Photodiode erzeugt einen kleinen negativen Strom? Gehe zurück auf LOS, ziehe eine Tietze-Schenk ein, ein starte erneut. Wann kann ein Strom fließen? Welche Rolle spielt die Potentialdifferenz (aka Spannung) dabei? Das sind die absoluten (absolutesten von mir aus) Grundlagen!
Die Photodiode soll an einen Transimpedanzverstärker. Ich habe die richtige Photodiode da liegen, da diese aber ~20 Euro kostet, will ich die ungern zerstören. Also habe ich in meinem Funduskoffer alte Photodioden gefunden. In diesem Koffer liegen natürlich keine Datenblätter. Deswegen stell ich mich da etwas schwer an.
>Die Photodiode soll an einen Transimpedanzverstärker.
Jetzt weist du warum, der hat null Eingangswiderstand, also Kurzschluss,
und erzeugt ein Strom-proportionale Spannung. (ideal gesehen)
MFG
Jede Diode ist eine Fotodiode, nur sind die anderen halt gut gegen Licht geschützt. Eine Fotodiode wird generell in Sperrichtung betrieben. In Durchlassrichtung funtkioniert sie wie eine Solarzelle mit einer Ausgangsspannung von bis zu 0,7V. Und die Sperrichtung kannst du einfach ermitteln, indem du sie an einen Diodentester klemmst und dabei den Finger drauf hälst. Nicht böse sein, aber das hab ich, aus Spaß, in 2 Minuten alles ergoogelt. Wobei ich persönlich Fachbücher vorziehe.
> und dabei den Finger drauf hälst
da halst du Marcus B. viel zu
was hat das mit dem Hals zu tun?
Hallo Marcus, >kann mir jemand sagen, warum meine Photodiode eine Spannung erzeugt??? >Ich dachte eine Photodiode erzeugt einen kleinen negativen Strom? Eine Photodiode besteht wie jede andere Diode auch aus zwei unterschiedlich dotierten Hälften, "p" (Anode) und "n" (Kathode). Im Kontaktbereich kommt es durch Rekombination zur Ausbildung einer Raumladungszone, die frei ist von beweglichen Ladungsträgern, und vor allem zur Ausbildung eines "Gegenfeldes" (Antidiffusionsspannung). Bei einer Diode setzt daher erst ein Stromfluß ein, wenn man an die Anode ein Potential anschließt, das um die Antidiffusionsspannung größer ist als das Potential an der Kathode. Bei einer Fotodiode kommt es durch Bestrahlung in der Raumladungszone zu freien Ladungsträgern, die im "Gegenfeld" sortiert werden. Deswegen werden die Elektronen in den n-Bereich gedrückt und die Löcher in den p-Bereich. An den Kontakten kann also eine Spannung abgegriffen werden, die an der Anode positiver ist als an der Kathode. Gleichzeitg, kann der Fotostrom, der aus der Anode heraus und in die Kathode hinein fließt (technische Stromrichtung) an einem äußeren Verbraucher Leistung umsetzen. Wie bei einer gewöhnliche Spannungsquelle auch, fließt der Fotostrom intern aber von der Kathode zur Anode. >Die Photodiode soll an einen Transimpedanzverstärker. Die Fotodiode kann man dort gewöhnlich in beiden Richtungen einsetzen, je nachdem, ob die Ausgangsspannung positiv oder negativ sein soll. Wenn du bei einem gewöhnlichen Transimpedanzverstärker die Anode an Masse hängst und die Kathode an den Eingang, dann fließt bei Bestrahlung in der Fotodiode ein Fotostrom von der Kathode zur Anode, und da der Transimpedanzverstärker die Kathode virtuell auf Masse halten will, muß er dazu einen Strom in Höhe des Fotostroms in die Fotodiode schicken, der gleichzeitig über den Gegenkopplungswiderstand zwischen invertierendem Eingang und Ausgang des Transimpedanzverstärkers fließt und am Ausgang eine positive Spannung verursacht. >Jetzt weist du warum, der hat null Eingangswiderstand, also Kurzschluss, >und erzeugt ein Strom-proportionale Spannung. (ideal gesehen) Der Sinn des Transimpedanzverstärkers ist zweierlei: 1. Bestrahlt man eine Fotodiode mit Licht, werden in der Raumladungszone freie Ladungsträger erzeugt, die im "Gegenfeld" sortiert werden und zu den entsprechenden Anschlüssen gedrückt werden. An den Anschlüssen bildet sich also eine Spannung. Die Folge davon ist ein elektrisches Feld, daß nun seinerseits das "Gegenfeld" schwächt und eine Verkleinerung der Raumladungszone zur Folge hat. Damit sinkt aber der Wirkungsgrad der Fotodiode, weil nicht mehr alle Lichtquanten zum Fotostrom beitragen können. Nur die Photonen, die in der Raumladungszone Ladungsträger erzeugen, tragen zum Fotostrom bei. Anwendungen, bei denen mit Hilfe von Fotodioden beispielsweise Beleuchtungstärken gemessen werden sollen, würden unter dem schwankenden Wirkungsgrad sehr leiden. Deswegen verwendet man Meßschaltungen, die die Spannung über der Fotodiode auf 0V zwingen. Man wird dafür belohnt mit einer hervorragenden Linearität der Fotodiode. 2. Es gibt Meßanwendungen, bei denen eine Fotodiode AC-Komponenten liefert. Aufgrund der Detektorkapazität könnten Streu- und Schaltungskapazitäten die Messung erheblich beeinflussen und stören. Ein Transimpedanzverstärker löst auch dieses Problem. Da der Eingang virtuell auf Masse liegt und die an der Fotodiode anliegende Spannung daher 0V ist, können auch keine Streu- und Schaltungskapazitäten geladen werden. Der Einfluß dieser Kapazitäten wird damit nahezu bedeutungslos. Die Polarität einer Fotodiode kannst du mit einer Spannungsmessung bei Bestrahlung bestimmen oder mit einem Diodentester (bei abgedunkelter Fotodiode). Bei Bestrahlung ist die Spannung an der Anode positiver als an der Kathode. Und beim Diodentest verhält sie sich wie eine normale Diode. >Jede Diode ist eine Fotodiode, nur sind die anderen halt gut gegen Licht >geschützt. Oder auch nicht! Bei den Glaskörperdioden kann sich der Sperrstrom drastisch mit Bestrahlung erhöhen. Nicht nur sichtbares Licht ist hier kritisch, sondern auch unsichtbare Wärmestrahlung. In Schaltungen, bei denen dieser Sperrstrom kritisch ist, muß man die Dioden gegen Bestrahlung schützen oder besser Glaskörperdioden meiden. Kai Klaas
@Kai Ich schrieb gut, nicht komplett geschützt. Gut bedeutet das es noch besser geht. Ich wollte nur zum Ausdruck bringen das pn-Übergänge immer lichtempfindlich sind, fotoelektrischer Effekt, nur das Fotohalbleiter besonders ausgeprägt sind (z.B. Wellenlänge des Lichtes) in ihren Eigenschaften und normale Halbleiter eben geschützt werden.
Hallo Christian, >Ich schrieb gut, nicht komplett geschützt. Gut bedeutet das es noch >besser geht. Ich wollte lediglich unterstreichen und ergänzen, was du geschrieben hast. Daß nämlich jede pn-Diode eine Fotodiode ist, ist vollkommen richtig! Kai Klaas
@Kai Gut, wär das ja geklärt ;-) Wäre übrigens toll wenn man erfahren würde wie Stand der Dinge ist Marcus B.!
okay, die photodiode funktioniert und es ist möglich die richtung raus zubekommen. lt. multimeter funktioniert sogar der belichtungseffekt, sobald ich es etwas heller mache, dann habe ich auch mehr spannung :-) quasi genau so wie es sein soll. jedoch zeigt die diode an meiner schaltung nicht das gewünschte ergebniss. am ende kommen 4 V raus. jedoch erfolgt keine änderung des ergebniss, wenn ich die diode abdunkle oder beleuchte! das kann aber daran liegen, dass ich die schaltung für eine andere photodiode erstellt habe. kritik, anregungen und vorschläge sind gern willkommen!
Evtl. ein Schaltplan? Was misst du den direkt an der Photodiode wenn sie eingebaut ist?
wenn die diode an der schaltung hängt, kann ich ~ 1,2 V messen. und am ausgang liegen dann ~ 4 V an. zur schaltung sei gesagt, dass ich nen transimpedanzverstärker habe und dann noch 2 invertierende verstärkerstufen.
Welche Eingangsspannung hat dein Transimpedanzverstärker? Nicht zufällig 5V oder? Und wie hoch ist der Widerstand? Nicht das du im vollen Aussteuerbereich arbeitest.
Ja der Transimpedanzverstärker erhält 5 V und der widerstand beträgt 390kOhm. Ich glaube das Problem ist, dass die gesamte Verstärkerschaltung auf einen anderen Photodiodentyp ausgelegt ist. Deswegen wird sie nicht korrekt funktionieren. Ich möchte aber ungern die Original-Diode dafür verwenden. Sie ist einfach recht teuer! Danke für die Hinweise und Antworten!
390k!?! Oha, dann ist der Fehler klar bei 5V. Da dürften durch die Photodiode nur noch max. 10µA fließen. Setz mal den Widerstand geringer, z.B. 100k. Dann dürftest du auch Änderungen warnhemen können. Natürlich, wie du schon indirekt gesagt hast, abhängig von der Fotodiode. Z.B. eine BPW 34S erzeugt bei 500Lux (Ungefähr Zimmerbeleuchtung) schon 25µA. U=R*I = 390k * 25µA =9,75V! Also, Widerstand ändern, Prinzip sollte aber klappen!! Halt uns auf dem laufenden...
Hallo Marcus, ein Schaltplan wäre jetzt überaus hilfreich... Kai Klaas
Und der Photodiodentyp, sowohl von der teuren als auch von der Testdiode!
Hallo Marcus, es gibt verschiedene Möglichkeiten. Zur genauen Analyse brauchen wir unbedingt einen Schaltplan und folgende Angaben: - Verwendest Du Entstörkondensatoren für die Versorgungsspannung in unmittelbarer Nähe des OPV? (Empfehlung: ja, solltest Du unbedingt, sonst kann es nicht klappen) - Ist der OPV ein sogenannter "Rail-to-Rail"-Typ. (Wenn nein, +/- Spannungsversorgung wählen, beispielsweise +/-7V) - Ist die Photodiode richtig herum gepolt. Damit die Schaltung bei einer 5V/0V-Versorgung funktioniert, muß der Diodenpfeil auf den (-)Eingang zeigen. - Hast Du einen kleinen Kondensator parallel zum Rückkopplungswiderstand geschaltet. (Sollte sein.) Gruß, Michael
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