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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fragen zu Fotodiode und Fototransistor


Autor: Sebastian Hepp (sebihepp)
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Hallo,

Kann ein Fototransistor auch durch zu viel Licht kaputt gehen? Im 
Endeffekt ist er ja nur ein Transistor mit Fotodiode zwischen Basis und 
Emitter. Zu viel Licht würde ja eine zu große Spannung an der Basis 
bedeuten => er geht kaputt.

Und liefert eine Fotodiode bei Licht eine gleichmäßige Spannung oder 
könnte es sein, dass die Spannung eine Sinusform mit der Wellenlänge des 
Lichts hat?

Viele Grüße
Sebihepp

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Eine Fotodiode liefert ein der Beleuchtungsstärke proportionalen Strom 
.

Autor: Schrotty (Gast)
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Nein der Phototransitor geht nicht kapuut, wenn er zu viel Licht 
bekommt.. also bei normalem Umgebungslicht. Was da passiert, wenn du mit 
nem 10W Laser reinbrennst, das weiss ich allerdings nicht

Eine Photodiode liefert dir eine Gleichspannung. Um mit der Wellenlänge 
des Lichts "schritt halten zu können" ist sie vieeeel zu langsam

Autor: Schrotty (Gast)
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sorry.. Gleichstrom..

Autor: Sebastian Hepp (sebihepp)
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Okay, danke.

Bei einem Laser dürfte der Defekt dann weniger auf das Licht als viel 
mehr auf die örtliche Erhitzung zurückzuführen sein, oder?

Und eine Fotodiode muss ja auch Spannung liefern, sonst würde kein Strom 
fließen.

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Sebastian Hepp schrieb:
>
> Kann ein Fototransistor auch durch zu viel Licht kaputt gehen?

Klar, wenn du mit einem fokussierten 100W-Laser draufleuchtest, hast du 
nach kurzer Zeit nur noch die Anschlussdrähte übrig ;-)

> Im
> Endeffekt ist er ja nur ein Transistor mit Fotodiode zwischen Basis und
> Emitter. Zu viel Licht würde ja eine zu große Spannung an der Basis
> bedeuten => er geht kaputt.

Ohne Last ist bei einer Photodiode die Spannung nahezu unabhängig von 
der Lichtstärke. Mit Last kann die Diode einen von der Beleuchtung 
abhängigen Strom liefern. Daher kann auch keine "Überspannung" am 
Transistor entstehen. Allerhöchstens könnte theoretisch der Strom mit 
Last zu hoch werden, das wird die Photodiode aber praktisch nicht 
schaffen.

> Und liefert eine Fotodiode bei Licht eine gleichmäßige Spannung oder
> könnte es sein, dass die Spannung eine Sinusform mit der Wellenlänge des
> Lichts hat?

Sichtbares Licht hat Frequenzen in der Gegend von 500 Terahertz. 
Relevant wäre das aber auch nur bei einer Antenne (IIRC haben sie im 
Labor sowas tatsächlich schon hinbekommen), eine Photodiode arbeitet 
aber nach einem anderen Mechanismus, und dabei kommt immer Gleichstrom 
heraus (bei konstanter Beleuchtung natürlich).

Allerdings kannst du, wenn du die Diode z.B. unter deine Deckenlampe 
hältst, durchaus sinusförmige Helligkeitsschwankungen mit 100Hz sehen, 
die von der Netzwechselspannung herrühren.

Andreas

Autor: Sebastian Hepp (sebihepp)
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> Sichtbares Licht hat Frequenzen in der Gegend von 500 Terahertz.
> Relevant wäre das aber auch nur bei einer Antenne (IIRC haben sie im
> Labor sowas tatsächlich schon hinbekommen), eine Photodiode arbeitet
> aber nach einem anderen Mechanismus, und dabei kommt immer Gleichstrom
> heraus (bei konstanter Beleuchtung natürlich).

Kann man sichtbares Licht tatsächlich mit einer Antenne aufgabeln?
Oder wie ist das mit der Antenne gemeint?

Ich habe mich gerade über die Wellenlängenmessung erkundigt und bin
fasziniert von der Idee, eine stinknormale CDRom als Gitter zu benutzen. 
Ich habe es gerade ausprobiert und frage mich nun, ob das mit der CDRom 
auch im Infaroten funktioniert?
Dann wäre es ja möglich über eine Lochblende das zu messende Licht 
senkrecht auf die CD fallen zu lassen und dann den Sensor (Möglichst 
breitbandiger Fototransistor) ebenfalls mit einer Lochblende 
auszustatten und ihn auf einer Schiene über der CD entlang fahren zu 
lassen. Über die Entfernung von Sensor zur ersten Lochblende könnte man 
dann die Wellenlänge berechnen. Eine Aufzeichnung wäre zwar nicht 
besonders schnell, aber mit einfach Mitteln machbar.

Autor: Tine Schwerzel (tine)
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>sinusförmige Helligkeitsschwankungen mit 100Hz sehen,


Nö. Das sind zwar Hundert Hetz Grundfrequenz aber bei weitem kein Sinus. 
Das ist das 50 Hz Sinussignal der Netzwechselspannug gleichgerichtet und 
siehtin etwa so aus:
http://de.academic.ru/pictures/dewiki/71/Gleichrichter.png

(zweite Zeile)

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Sebastian Hepp schrieb:
> Kann man sichtbares Licht tatsächlich mit einer Antenne aufgabeln?
> Oder wie ist das mit der Antenne gemeint?

Ja, im Labor hat man das hinbekommen, auch als Sendeantenne, natürlich 
im Nanometer-Maßstab.

http://www.newscientist.com/article/mg18625046.300...

Andreas

Autor: Michael (Gast)
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Tine Schwerzel schrieb:
> Nö. Das sind zwar Hundert Hetz Grundfrequenz aber bei weitem kein Sinus.
> Das ist das 50 Hz Sinussignal der Netzwechselspannug gleichgerichtet und
> siehtin etwa so aus: [Bild eines vollwellen-gleichgerichteten Sinus]

Nö. In der Deckenlampe hat man (so einem die Farbwiedergabe in diesem 
Zimmer nicht wurscht ist) eine (Halogen)Glühlampe. Und dann sind die 
Helligkeitsschwankungen tatsächlich annähernd sinusförmig. Siehe hier 
(4. Bild von oben):

http://www.hereinspaziert.de/VG-Licht/Licht_VG2.htm

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Michael,

>Nö. In der Deckenlampe hat man (so einem die Farbwiedergabe in diesem
>Zimmer nicht wurscht ist) eine (Halogen)Glühlampe. Und dann sind die
>Helligkeitsschwankungen tatsächlich annähernd sinusförmig.

Kann ich bestätigen. Das Glühen mit seiner großen Zeitkonstante wirkt 
eben wie ein Tiefpaßfilter.

Bei Energiesparlampen sieht man ebenfalls einen erheblichen 
100Hz-Anteil, allerdings ist diesem noch etwas sehr hochfrequentes um 
50kHz überlagert.

Kai Klaas

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Tine Schwerzel schrieb:
>>sinusförmige Helligkeitsschwankungen mit 100Hz sehen,
> Nö. Das sind zwar Hundert Hetz Grundfrequenz aber bei weitem kein Sinus.

Ich implizierte mit "sinusförmige Helligkeitsspannungen" eigentlich, 
dass das auf einer konstanten Grundhelligkeit überlagert ist. War 
vielleicht nicht eindeutig genug.

> Das ist das 50 Hz Sinussignal der Netzwechselspannug gleichgerichtet und
> siehtin etwa so aus:
> http://de.academic.ru/pictures/dewiki/71/Gleichrichter.png

Nope. Die Glühbirne ist ein nahezu rein ohmscher und kein kapazitiver 
Verbraucher, also ist die (elektrische) Wirkleistung sinusförmig (aber 
kein reiner Sinus, da immer >= 0). Die Kurve wird zwar dadurch 
deformiert, dass die abgegebene Leistung und der ohmsche Widerstand 
beide von der Temperatur abhängen, diese beiden Faktoren sind aber 
gegenläufig, wodurch der Einfluss verringert wird. Ergo keine 100%ige 
Sinusform, aber nahe dran.

Andreas

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Andreas Ferber schrieb:
> kein reiner Sinus, da immer >= 0). Die Kurve wird zwar dadurch
> deformiert, dass die abgegebene Leistung und der ohmsche Widerstand
> beide von der Temperatur abhängen, diese beiden Faktoren sind aber
> gegenläufig,

Brainfart, sind sie natürlich nicht unbedingt (müsste man jetzt 
durchrechnen). Trotzdem ist die Verformung der Kurve nur gering, da sich 
das nur bei ein paar Prozent Schwankung um die mittlere Temperatur 
abspielt.

Andreas

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Ergo keine 100%ige Sinusform, aber nahe dran.


Ich wäre für ein sin²(t)

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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der ist aber auch ziemlich sin-förmig, nur andere Lage und doppelte 
Frequenz

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Matthias Lipinsky schrieb:
>>Ergo keine 100%ige Sinusform, aber nahe dran.
> Ich wäre für ein sin²(t)

Deshalb saubere Sinusform trotz Quadrat ;-)

Die Abweichungen die ich meine kommen von den temperaturabhängigen 
Faktoren.

Andreas

Autor: Ein Plapperer (Gast)
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Ja, man kann eine CD als Gitter verwenden. Sieht man ja. Ja, es 
funktioniert auch im Infraroten. Irgendwann absorbiert natuerlich der 
Plastik. Dann ist eben nichts mehr. Ja, man kann sich so ein 
Spektrometer basteln .

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Andreas,

>Deshalb saubere Sinusform trotz Quadrat ;-)
>
>Die Abweichungen die ich meine kommen von den temperaturabhängigen
>Faktoren.

Das ist nur sinusförmig wegen der relativ großen thermischen 
Zeitkonstante des Glühvorgangs!

Zur Erinnerung: 20% Überspannung ergibt 200% Helligkeit bei einer 
Glühlampe! 20% Unterspannung dagegen 50% Helligkeit. Das ist kein 
quadratischer Einfluß, sondern eher ein exponentieller:

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Gl...

Außerdem gibt es noch den PTC-Effekt der Glühwendel.

Hätte man nicht 50Hz Netzfrequenz, sondern viel weniger, wäre die 
Helligkeitsschwankung alles andere als sinusförmig.

Kai Klaas

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Kai Klaas schrieb:
>>Deshalb saubere Sinusform trotz Quadrat ;-)
>>Die Abweichungen die ich meine kommen von den temperaturabhängigen
>>Faktoren.
> Das ist kein
> quadratischer Einfluß, sondern eher ein exponentieller:

Das "Quadrat" bezog sich in dem Fall auf das
 von Matthias ;-)

> Das ist nur sinusförmig wegen der relativ großen thermischen
> Zeitkonstante des Glühvorgangs!

Sag' ich doch, wenn auch anders formuliert. Temperatur schwankt nur 
wenige Prozent, deshalb wenig Abweichung vom Sinus.

Andreas

Autor: Ulrich (Gast)
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Das mit der CD als Gitter geht auch noch im nahen Infraroten. Zumindest 
bis zur Grenze die man bei Silizium Fotodioden hat, und die liegt schon 
bei ca. 1050 nm.

Darüber wäre es dann angebrachter sich ein richtiges Gitter zu besorgen, 
und dafür bei der Fotodiode zu improvisieren. Wenn man noch einen alten 
Ge Transsitor im Metallgehäuse auftreiben kann, geht der eventuell als 
Fotodiode.

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