Photodiode in reverse bias an Spannungsteiler

MaxIsolation schrieb:
> Frage: Kann man für die Erzeugung der Bias Spannung einen
> Spannungsteiler nutzen oder muss die Quelle niederohmig sein?

Muss nicht, aber dann ist das Signal halt kleiner.

Wieso wird das Signal kleiner? Weil durch den Photodiodenstrom über dem 
Widerstand der reverse bias kleiner wird und somit die Verarmungszone 
der Photodiode kleiner oder ist was anderes gemeint?

Also ich meine die Spannung V- im Bild im Angang.
Quelle: https://www.thorlabs.com/tutorials.cfm?tabID=31760

Weshalb nicht grad an die gesiebte Speisung ?

MaxIsolation schrieb:
> Wieso wird das Signal kleiner?

Weil da noch eine parasitäre Kapazität da ist.

hinz schrieb:
> MaxIsolation schrieb:
>> Wieso wird das Signal kleiner?
>
> Weil da noch eine parasitäre Kapazität da ist.

Noch was: wenn der Innenwiderstand der Spannungsquelle allzu groß ist, 
dann reichts ja nicht mal mehr für den DC-Photostrom.

MaxIsolation schrieb:
> Frage: Kann man für die Erzeugung der Bias Spannung einen
> Spannungsteiler nutzen oder muss die Quelle niederohmig sein?

Wozu einen Spannungsteiler? Um die Sperrschichtkapazität wirkungsvoll zu 
verkleinern, brauchst du eine anständig hohe Spannung in Sperrrichtung. 
Sonst kannst du dir die Mimik sparen. Wirf mal einen Blick in das 
Datenblatt deiner PD.

Die Quelle muss so niederohmig sein, dass sie trotz Photostrom die 
Spannung halbwegs hält. Sonst bricht dein Frequenzgang bei kräftiger 
Beleuchtung im oberen Bereich ein. Bei Pulsbetrieb hilft ein 
Kondensator.

Und wie immer: Ohne konkrete 
Typenbezeichnungen/Datenblatt/Beleuchtungsstärken/Frequenzganganforderun 
gen  sind konkreten Hinweise schwierig.

Der Transimpedanzverstärker wird mit +/-6V betrieben.
Daraus will ich mit 10k/20k Spannungsteiler eine Bias-Spannung von 2V an 
die Photodiode anlegen. Der Platz ist sehr begrenz, weswegen nur ein 
Spannungsteiler zurzeit in Frage kommt.
Photodiode DC-Strom im Nennbetrieb wird 2µA sein, max AC-Amplitude ist 
500nA.

Transimpedanz: 500kOhm
Banbreite: 1kHz

Ich suche gerade noch nach dem Datenblatt.

Wenn ich den Spannungsteiler mit  6V ---20k ---10k----GND habe, habe ich 
also 2V in der Mitte, die ich dann an die Photodiode in Sperrrichtung 
anlege. Ziehe ich von dort max. 2,5µA, dann fließt durch den 20k 
Widerstand ein zusätzlicher Strom von 2,5µA*10k/(20k+10k)=0,8333µA. 
Damit fällt die Spannung um 0,0166V ab, also auf 1,9834V.

Am Transimpedanzeingang habe ich dann ja 2,5µA*500k=1,25V. Das reicht ja 
dann noch aus (1,25-1,9834=-0,7334V), um die Photodiode in der 
Sperrrichtung zu halten.

Stimmt das so und ist das so erlaubt?

Die PD hat eine Kapazität von 40pF, Eingang des OpAmps 5pF. Habe 
dementsprechend auch eine Rückkoppelkapazität dimensioniert. Mir ist 
aber vorallem wichtig, ob diese BiasSPannung mithilfe des 
Spannungsteilers erstellt werden darf.

Wäre besser du zeichnest nochmal einen Schaltplan, und benennst die 
Bauteile.

MaxIsolation schrieb:
> ob diese BiasSPannung mithilfe des
> Spannungsteilers erstellt werden darf.

Schau ins Datenblatt der PD.
Es soll verschiedene geben.

MaxIsolation schrieb:
> Wenn ich den Spannungsteiler mit  6V ---20k ---10k----GND habe, habe ich
> also 2V in der Mitte, die ich dann an die Photodiode in Sperrrichtung
> anlege.

Dann hast du halt effektiv 20k//10k=6k in Serie zur Diode. Die Diode 
sieht keinen perfekten Kurzschluss mehr, ihre Kapazität muss ein Stück 
weit umgeladen werden, was die Bandbreite begrenzt. Interessant wird es 
ab den Frequenzen, wo 2*pi*f*C_Diode nicht mehr hochohmig sind gegenüber 
6kOhm.

MaxIsolation schrieb:
> Am Transimpedanzeingang habe ich dann ja 2,5µA*500k=1,25V.

???
Am Transimpedanzeingang (dem invertierenden Eingang des OPV) hast du 
genau die Spannung, die du an den positiven Eingang des OPV anlegst. 
Alsoim Normalfall 0V, unabhängig davon, welche Sperrspannung du für die 
Diode benutzt.

MaxIsolation schrieb:
> Der Transimpedanzverstärker wird mit +/-6V betrieben.

Warum benutzt du dann nicht direkt die 6V um deine Diode zu sperren?

hinz schrieb:
> Wäre besser du zeichnest nochmal einen Schaltplan, und benennst die
> Bauteile.

Ja, das wäre wohl eine gute Idee. Denn die Beschreibungen des TO zu den 
Potentialen am Transimpedanzverstärker sind entweder falsch oder 
verwirrend. Ein Schaltplan mit klaren Bauteilnamen würde sehr helfen.

Wie schon erwaehnt. Die Diode kommt an die Speisung. Entweder an die 
Positive oder an die Negative, Nix mit Spannungsteiler.

Axel S. schrieb:
> mir wäre jetzt erstmal keine Fotodiode bekannt, die
> bei 6V die Grätsche macht.

Gibts schon, aber die nutzt man dann eh im Photovoltaikbetrieb.

Axel S. schrieb:
> mir wäre jetzt erstmal keine Fotodiode bekannt, die
> bei 6V die Grätsche macht.

Wer suchet, der findet:
First Sensor WS7.56-TO5: 5 V
OSRAM SFH 2270R: 2 V
das wars aber auch schon.

Jemand schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> mir wäre jetzt erstmal keine Fotodiode bekannt, die
>> bei 6V die Grätsche macht.
>
> Wer suchet, der findet:
> First Sensor WS7.56-TO5: 5 V
> OSRAM SFH 2270R: 2 V
> das wars aber auch schon.

Nö, da gibts schon noch mehr, vor allem im MIR.

So sieht die Schaltung aus. Habe hier doch eine Bandbreite von 16kHz. 
Diese wird später dann begrenzt.

MaxIsolation schrieb:
> eine Bias-Spannung von 2V an die Photodiode anlegen.

Wozu?
Eine Bias-Spannung von 2V bringt dir so gut wie gar nichts.
Was sagt das Datenblatt deiner Photodiode?

Danke für die zahlreichen Antworten und die Simulation. Ich werde gleich 
mal die Simulation testen. Stimmt, eigentlich sollte diese +1V eine -1V 
Spannung sein.

Ein Bekannter von der Uni hat mich bezüglich der Schaltung gefragt, 
deswegen stelle ich hier die Frage. Er hat leider schon eine kleine 
Leiterkarte bestellt, auf der der Aufbau mit dem Spannungsteiler drauf 
ist.

Aber so wie ich sehe, bringt es keine großen Nachteile, wenn er die 
Schaltung mit dem Spannungsteiler so lässt!? Er kann ja trotzdem noch 
den Kondensator zum Sieben parallel einlöten.

MaxIsolation schrieb:
> Aber so wie ich sehe, bringt es keine großen Nachteile, wenn er die
> Schaltung mit dem Spannungsteiler so lässt!?

Er kann sie sich einfach sparen. 2V Bias-Spannung sind ein Witz.