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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fotodiode mit LTSpice simulieren


Autor: BigL (Gast)
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Hallo zusammen,

seit ein paar Tagen versuche ich verzweifelt eine Fotodiode in LTSpice 
zu modellieren und zu simulieren. Als Beispiel habe ich mir die BPW34 
rausgesucht. Ich habe schon das ganze Internet durchforstet aber 
irgendwie klappt das nicht so ganz.

Ich habe mehrere Ansätze gelesn, auch hier im Forum, zb mit einer 
einfachen Stromquelle und einem parallelgeschalteten Widerstand. Und 
hier hackt es auch schon. Welchen Wert hat denn der Widerstand? Wird 
dazu noch zusätzlich eine Diode parallel geschaltet?

Dann habe ich gelesen, dass man eine spannungesteueret Stromquelle 
benötigt mit der man den Lichteinfall simuliert.

Ich weiß nicht weiter und wäre für jede Hilfe sehr dankbar!

Gruß
BigL

: Verschoben durch Moderator
Autor: Ulrich (Gast)
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Eine Diode mit Stromquelle parallel ist schon das gängige 
Ersatzschaltbild für eine Fotodiode. Den Widerstand parallel braucht man 
kaum. Der passende Wert steht teilweise im Datenblatt und wird eher groß 
sein (z.B. 1 G Ohm).

Ein schnell moduliertes Licht wird damit allerdings noch nicht gut 
modelliert.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hier gibt es ein Ersatzschaltbild. Je nach Applikation wird man die 
Diode allerdings nur in einem Quadranten benutzen und kann vereinfachen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Kennlinie_Photo...

Autor: Helmut S. (helmuts)
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BigL schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> seit ein paar Tagen versuche ich verzweifelt eine Fotodiode in LTSpice
> zu modellieren und zu simulieren. Als Beispiel habe ich mir die BPW34
> rausgesucht. Ich habe schon das ganze Internet durchforstet aber
> irgendwie klappt das nicht so ganz.

Da hättest du besser auf meiner Festplatte suchen sollen statt im 
Internet. :-)

Im Anhang findest du was du suchst.

Helmut


PS: Viele meiner Beispiele findest du in der LTspice Yahoo-group.

http://tech.groups.yahoo.com/group/LTspice/

Autor: BigL (Gast)
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Simon K. schrieb:
> Hier gibt es ein Ersatzschaltbild. Je nach Applikation wird man die
> Diode allerdings nur in einem Quadranten benutzen und kann vereinfachen.
>
> http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Kennlinie_Photo...

Vielen Dank für die Antwort. Das Bild habe ich auch schon gefunden. Ich 
verstehe nur nicht ganz welchen Wert ich für die Widerstände einsetzen 
soll.
Kannst du mir da ein Rat geben?

Autor: BigL (Gast)
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Helmut S. schrieb:
> BigL schrieb:
>> Hallo zusammen,
>>
>> seit ein paar Tagen versuche ich verzweifelt eine Fotodiode in LTSpice
>> zu modellieren und zu simulieren. Als Beispiel habe ich mir die BPW34
>> rausgesucht. Ich habe schon das ganze Internet durchforstet aber
>> irgendwie klappt das nicht so ganz.
>
> Da hättest du besser auf meiner Festplatte suchen sollen statt im
> Internet. :-)
>
> Im Anhang findest du was du suchst.
>
> Helmut
>
>
> PS: Viele meiner Beispiele findest du in der LTspice Yahoo-group.
>
> http://tech.groups.yahoo.com/group/LTspice/


Vielen Dank für die Antwort. Diese hat mir sehr weitergeholfen. Ich habe 
ein Request geschickt, hoffe ich werde angenommen ;)

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Hallo BigL
sobald man sich angemeldet hat ist man drin.

Unter dem Link findest du ein Inhaltsverzeichnis aller Files.
Die Datei heißt all_files.htm . Die kannst du mit dem Web-Browser 
durchsuchen.

http://tech.groups.yahoo.com/group/LTspice/files/%...

Gruß
Helmut

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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LTSpice bringt übrigens schon eine Fotodiode mit, aber mit gezielter
Suche wirst du sie kaum finden ;-)

Sie liegt nämlich im Opamp-Verzeichnis und heißt LT1328PD. Der Kommentar
dazu:

  "A photodiode similar to a SFH-205 for testing the LT1328, drive the
  light input with a current source"

Die SFH205 ist wiederum (bis auf das Tageslichtfilter und die Gehäuse-
form) der BPW34 sehr ähnlich, denn Chipfläche, Kapazität und Schaltzeit
sind gleich.

Das Spice-Modell scheint alledings einen Fehler zu haben: Die Anode der
internen Diode ist mit GND statt mit der Anode des Modells verbunden.
Deswegen funktioniert das Modell vermutlich nur dann korrekt, wenn
dessen Anode ebenfalls auf GND liegt. Man hat das aber in der Datei
LTC.lib auch schnell korrigiert.

Autor: BigL (Gast)
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Wie berechne ich denn den Shunt Widerstand des Modells ? in dem 
Datenblatt der BPW34 ist keine Angabe gemacht. Die kapazität, das ist 
die Sperrschichtkapazität,oder?


Danke und Gruß

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Im Datenblatt nach Rshunt schauen. Wenn da nichts steht messen oder 
1GOhm annehmen.
Messmethode: 10mV anlegen und dabei den Strom messen. Da gehts natürlich 
um pA bei so kleinen Silizium Fotodioden.

Kpazität bei 0V steht vielleicht im Datenblatt. Wenn nicht, messen oder 
schätzen. Auch da gilt mit max. 10mV Amplitude messen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Im Datenblatt nach Rshunt schauen. Wenn da nichts steht messen oder
>1GOhm annehmen.

Findet man bei der BPW34 dort versteckt als Dunkelstrom. 2nA typisch bei 
10V Sperrspannung, ohne Bestrahlung, macht rund 5GOhm typisch. Minimal 
sind es rund 300MOhm, nimmt aber mit steigender Temperatur zu.

Da es sich bei Rshunt nicht um einen rein ohmschen Widerstand handelt, 
kann man den Dunkelstrom für kleinere Sperrspannungen nicht einfach 
interpolieren. Wenn man auf der sicheren Seite liegen will, nimmt daher 
auch für kleinere Sperrspannungen den gleichen Dunkelstrom an.

In der Regel ist Rshunt bei Silizium-Fotodioden vernachlässigbar. 
Kriechströme durch Leiterplattenverunreinigungen oder kapazitives 
Einkoppeln direkt in den Fotodiode haben oft einen weit höheren Einfluß.

Kai Klaas

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Literatur zum Thema: ISBN 9780070242470 "Photodiode Amplifiers", da sind 
alle Aspekte des Themas und Ersatzschaltungen ausführlich beschrieben. 
Habs gerade aus der Bibliothek ausgeliehen.

http://electronicdesign.com/article/analog-and-mix...
Ein Artikel von Robert A. Pease zu Fotodiodenverstärkern, dort wird auf 
das obengenannte Buch hingewiesen.

Autor: BigL (Gast)
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Vielen Dank für die Antworten!

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