Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik relative spektrale Empfindlichkeit Photodiode


von Michael S. (michael8192)


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Hallo zusammen,

ich hätte mal eine Verständnisfrage (hab schon im Forum gesucht, aber 
nichts genaues gefunden).
Wie geht man vor, wenn im Datenblatt (BPW34, Vishay) nur die relative 
spektrale Empfindlichkeit angegeben ist, um die absolute Empfindlichkeit 
in A/W zu erhalten. Desweiteren würde mich interessieren, wie man auf 
die Einheiten V/W kommt, denn diese sind auch hin und wieder mal zu 
finden (siehe Datei photodetektor.pdf).

Besten Dank.

Gruss Michael

von nicht "Gast" (Gast)


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1) Siehe Fig. 5 im Datenblatt

2) Wenn es ganz allgemein um Photodetektoren geht. Dort steht ja auch: " 
O - elektrische Ausgangsgröße (Strom, Spannung)".

von Michael S. (michael8192)


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also mal konkret:

Bei 850nm ist die relative spektrale Empfindlichkeit 0.95 (also 95%).
Wie gross ist jetzt die absolute Empfindlichkeit in A/W?

von Michael S. (michael8192)


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Ich habe noch die Formel hier gefunden:

R=(e*Eta*lambda)/(h*c) = (Eta*lambda)/1.24E-6 A/W

R: spektrale Empfindlichkeit /A/W
e: Elementarladung /As
Eta: Quantenwirkungsgrad
lambda: Wellenlänge
h: Planck-Konstante
c: Lichtgeschwindigkeit

Also im Prinzip alles bekannt ausser dem Quantenwirkungsgrad. Und der 
ist leider auch nicht im Datenblatt angegeben.

von Michael H. (michael_h45)


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Michael S. schrieb:
> im Datenblatt (BPW34, Vishay) nur die relative
Das wäre sinnlos... eine relative Angabe braucht doch immer einen 
Bezugspunkt. Alles andere wäre doppelt so dumm wie. =)
Siehe Fig 5 im Datenblatt.

> Wie geht man vor
Nicht trivial... Du musst emittierte Strahlung mit der Empfindlichkeit 
falten und zwar jeweils relativ für Wellenlänge und Winkel.

Um was gehts dir denn eigentlich?
Und was brauchst du dazu wirklich? Nur eine Größenordnung oder handfeste 
Zahlen mit Nachkommastellen? Da wären dann natürlich noch 
Exemplarstreuung, Temperatur, Luftabsorption, usw...

von Michael S. (michael8192)


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Also es geht mir darum nachzuvollziehen, wie man die Ausgangsleistung 
eines gepulsten Lasers näherungsweise bestimmt.

Bei dem Detektor hier wird das eben über die spektrale Empfindlichkeit 
und der Pulsamplitude bestimmt:
http://www.ichaus.de/iC212_datasheet_en (Auszug im Anhang)

Jetzt wurde schon zweimal Figure 5 im Datenblatt erwähnt. Wie kann ich 
das für die Problematik verwenden - die Angaben beziehen sich auf 950nm. 
Ich kann irgendwie nichts damit anfangen. Scheinbar ist das die 
Verbindung von A/W zu V/W.
Ich hätte jetzt gedacht, ich muss den Fotostrom über einen Widerstand in 
eine Spannung wandeln, um V/W zu erhalten.

Kannst Du mir bitte mal erklären, wie Figure 5 zu verwenden ist?

von Michael S. (michael8192)


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Hier noch der Anhang (Auszug Datenblatt iC212

von nicht "Gast" (Gast)


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Was ist daran so kompliziert? Aus Fig. 5 ergibt sich bei VR=10V, 950nm 
und 1mW/cm² etwa 35µA. Mit der Fläche von 7,5mm² erhält man somit 
0,47A/W bei 950nm und folglich 0,45A/W bei 850nm.

von nicht "Gast" (Gast)


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BTW: Die BPW34 ist relativ langsam (intrinsisch und natürlich hilft die 
große Sperrschichtkapazität von >10pF auch nicht...).

Wenn nicht gerade langsam gepulst wird, kann man so nur die mittlere 
Laserleistung messen.

von Michael S. (michael8192)


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Vielen Dank!

Ich glaube ich habe jetzt die Umrechnung verstanden. Nur wie komme ich 
auf die Einheit V/W? Muss ich da noch den Fotostrom mit einem Widerstand 
in eine Spannung umrechnen?

Ich möchte den Laser mit 150ns pulsen (Pulspause ca. 20us). Die BPW34 
wird mit einem 100R Widerstand in Reihe geschaltet und mit 9V 
vorgespannt. Funktioniert eigentlich, nur wollte ich die Pulsleistung 
berechnen.
Also evtl. noch eine andere Fotodiode verwenden, wenn die BPW34 zu 
langsam ist.

von nicht "Gast" (Gast)


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Nun, wenn es dir nur darum geht, die abgegebene Pulsleistung 
festzustellen (und nicht etwa die genaue Form des Pulses) könnte sich 
das ausgehen.

Die 100Ohm und 18pF bei VR=9V sind kein Problem (t_R,10%-90%=4ns). Da 
spielt auch der Dunkelstrom der FD noch überhaupt keine Rolle.

Meiner Erfahrung nach ist die BPW34 schneller als im Datenblatt 
angegeben - es ist ja immerhin eine PIN-Diode. Innerhalb von 150ns 
sollte der Fotostrom locker die Scheitelhöhe erreicht haben.

Ausgangspegel ist dann - offensichtlich - 45V/W bei 850nm.

von nicht "Gast" (Gast)


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Der letzte Satz ist Schwachsinn. Ersetze "Ausgangspegel" durch "Die sich 
mit dieser Schaltung ergebende Photoempfindlichkeit"...

von Harald W. (wilhelms)


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Michael S. schrieb:
> Also es geht mir darum nachzuvollziehen, wie man die Ausgangsleistung
> eines gepulsten Lasers näherungsweise bestimmt.

Dann nimm einen kalibrierten Laser-Leistungsmesser. Zumindest
leihweise, um Deine Fotodiode speziell für Deinen speziellen
Laser zu kalibrieren. Alles andere ist nur grobes Schätzen.
Gruss
Harald

von Michael S. (michael8192)


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Danke an Euch alle,

werde über die Ratschläge mal nachdenken.

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