Vorspannung Photodiode bricht bei Beleuchtung ein

[Sperber (Gast)]

Hi,

ich habe eine Schaltung mit einer Photodiode in Sperrrichtung an einem 
Transimpedanzverstärker.
Die Diode wird mit 5V Vorgespannt.

Ich habe jetzt bemerkt, dass wenn ich auf die Diode Licht gebe, meine 
Vorspannung um bis zu 2,5V kleiner wird.

Ist dieser Effekt normal und kann mir jemand erklären wodurch das kommt?

Vielen Dank
Gruß

[Elliot (Gast)]

Sperber schrieb:
> Ist dieser Effekt normal

Nein, kann aber sein.

> kann mir jemand erklären wodurch das kommt?

Falsche Dimensionierung oder unsinnige Schaltung. Zeigen!

[My2cents (Gast)]

Wie groß ist der Widerstand mit dem du die 5v anlegst ?

[Jens G. (jensig)]

Sperber schrieb:
> Hi,
>
> ich habe eine Schaltung mit einer Photodiode in Sperrrichtung an einem
> Transimpedanzverstärker.
> Die Diode wird mit 5V Vorgespannt.
>
> Ich habe jetzt bemerkt, dass wenn ich auf die Diode Licht gebe, meine
> Vorspannung um bis zu 2,5V kleiner wird.
>
> Ist dieser Effekt normal und kann mir jemand erklären wodurch das kommt?
>
> Vielen Dank
> Gruß

Woher sollen wir das wissen? Wir kennen ja nicht Deine Schaltung. Und 
TIAs gibt es in unterschiedlichsten Varianten und Dimensionierungen - da 
fangen wir mal nicht mit Raten an.
Aber wenn die 5V über einen R eingespeist werden, dann ist es ja 
logisch, daß die Vorspannung sich ändert ...

[Uwe B. (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)]

Mit Licht hast Du Photostrom. Photostrom  * dein Vorwiderstand gibt 
einen Spannungsabfall, also weniger Spannung an der Diode. Ok?

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Uwe B. schrieb:
> Mit Licht hast Du Photostrom. Photostrom  * dein Vorwiderstand gibt
> einen Spannungsabfall, also weniger Spannung an der Diode. Ok?

Da der TE den Fotostrom mit einem TIA verstärkt, verwendet er
hoffentlich keinen Vorwiderstand an der Fotodiode. Falls er dies doch
tut, hast du ihm gut verständlich erklärt, warum das ein Fehler ist.

[My2cents (Gast)]

Yalu X. schrieb:
> Da der TE den Fotostrom mit einem TIA verstärkt, verwendet er
> hoffentlich keinen Vorwiderstand an der Fotodiode. Falls er dies doch
> tut, hast du ihm gut verständlich erklärt, warum das ein Fehler ist.

Das ist nicht per se falsch. Oft ist der R Teil eines Tiefpass. Bei 
photoströmen von einem uA gibt das an einem Kiloohm gerade mal 1mV 
Spannungsabfall. Es muss halt Passend ausgelegt sein.

Vorspannen macht ohnehin erst bei sehr Hohn Signalfrequenzen und 
gleichzeitig hohen Pegeln Sinn. Bei kleinen Signalen treibt es das 
schrotrauschen nach oben und das spannungsrauschen der vorspannung 
koppelt über die sperrschichtkapazität in den tia.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

My2cents schrieb:
> Das ist nicht per se falsch. Oft ist der R Teil eines Tiefpass.
> ...
> Vorspannen macht ohnehin erst bei sehr Hohn Signalfrequenzen ...

Das verstehe ich nicht ganz.

Wenn man die Fotodiode vorspannt mit dem Ziel einer möglichst hohen 
Grenzfrequenz, warum sollte man dann noch einen Tiefpass wollen?

Und wenn doch: Ein Tiefpass lässt sich ganz einfach mit einem 
Kondensator parallel zum Feedback-Widerstand des TIA realisieren, der 
nebenbei gleich noch die Schwingneigung der Schaltung reduziert. Dies 
beeinflusst aber die Spannung an der Fotodiode nicht.

[Jens G. (jensig)]

Yalu X. schrieb:
> My2cents schrieb:
>> Das ist nicht per se falsch. Oft ist der R Teil eines Tiefpass.
>> ...
>> Vorspannen macht ohnehin erst bei sehr Hohn Signalfrequenzen ...
>
> Das verstehe ich nicht ganz.
>
> Wenn man die Fotodiode vorspannt mit dem Ziel einer möglichst hohen
> Grenzfrequenz, warum sollte man dann noch einen Tiefpass wollen?
>
> Und wenn doch: Ein Tiefpass lässt sich ganz einfach mit einem
> Kondensator parallel zum Feedback-Widerstand des TIA realisieren, der
> nebenbei gleich noch die Schwingneigung der Schaltung reduziert. Dies
> beeinflusst aber die Spannung an der Fotodiode nicht.

Ein Tiefpaß an der Stelle macht eigentlich nur zum Zwecke der 
Störunterdrückung von der Betriebsspannung her Sinn. Also hat man zw. R 
und PD noch einen C gegen Masse, wobei der R nicht so groß werden 
sollte, daß mit zunehmendem Fotostrom die Vorspannung wesentlich 
verkleinert wird.
Ein Tiefpaß für das Signal selbst ist an der Stelle Quatsch. Ich wüsste 
auch gar nicht, wie der dort wirken sollte.
Auch wäre ein R an der Stelle (ohne C) ein schöner 
Zusatzrauschgenerator, dessen Rauschspannung/-strom mit dem R_f eine 
schöne Verstärkung erfahren kann.

[Udo S. (urschmitt)]

Jetzt lasst doch mal die Spekulationen und wartet das "Sperber" seine 
Schaltung postet.
:-)

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Jens G. schrieb:
> Ein Tiefpaß an der Stelle macht eigentlich nur zum Zwecke der
> Störunterdrückung von der Betriebsspannung her Sinn. Also hat man zw. R
> und PD noch einen C gegen Masse

Ach so, ja so hat das My2cents wahrscheinlich gemeint.

Prinzipiell kann man die Vorspannung aber auch über den 
nichtinvertierenden Eingang des Opamp zuführen, dann sieht die Fotodiode 
von dem RC-Glied nichts. Das Ausgangssignal hat dann halt einen Offset 
in Höhe der Vorspannung, was aber (insbesondere bei 
Single-Supply-Schaltungen) nicht einmal ein Nachteil sein muss.

Udo S. schrieb:
> Jetzt lasst doch mal die Spekulationen und wartet das "Sperber" seine
> Schaltung postet.
> :-)

Ja, das ist ein sehr guter Vorschlag :)

[Uwe B. (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)]

Yalu X. schrieb:
>
> Udo S. schrieb:
>> Jetzt lasst doch mal die Spekulationen und wartet das "Sperber" seine
>> Schaltung postet.
>> :-)
>
> Ja, das ist ein sehr guter Vorschlag :)

Sperber scheint einer der "Ask once, read never" Poster zu sein...

[Dieter W. (dds5)]

Uwe B. schrieb:
> einer der "Ask once, read never" Poster

Nette Formulierung, muss ich mir merken.