光電板與運算放大器相連的典型應(yīng)用電路如右圖所示。
右圖中，Rf為反饋阻值，它的取值大小決定著電路的放大能力，亦決定著光控靈敏度。
接線時，要注意BP的正、負(fù)極性。如發(fā)覺光控療效不好，只需將光電瓶正、負(fù)極調(diào)換即可。
光電晶閘管（Photo-Diode）是由一個PN結(jié)組成的半導(dǎo)體元件，具有單方向?qū)щ娞攸c。光電三極管是在反向電流作用之下工作的，在通常亮度的光線照射下，所形成的電壓叫光電流。假如在外電路上接上負(fù)載，負(fù)載上就獲得了聯(lián)通號，但是這個聯(lián)通號隨著光的變化而相應(yīng)變化。
輸出電流=輸入光訊號×響應(yīng)度×50Ω負(fù)載
結(jié)光電三極管是一種基本元件，功能類似于普通的訊號晶閘管，但在結(jié)半導(dǎo)體的用盡區(qū)吸收光時，會形成光電流。光電晶閘管是一種快速、高線性度的元件，在應(yīng)用中具有高量子效率，適宜多種應(yīng)用。
按照入射光確定期望的輸出電壓水平和響應(yīng)度是有必要的。圖1描畫了一個結(jié)光電晶閘管模型，它由基本的獨立器件組成，這樣易于直觀地了解光電晶閘管的主要性質(zhì)，更好地把握光電晶閘管的工作過程。
圖1:光電晶閘管模型
光電晶閘管相關(guān)術(shù)語
響應(yīng)度
光電晶閘管的響應(yīng)度可以定義為給定波長下，形成的光電流(IPD)和入射光功率(P)之比：
工作模式(光導(dǎo)模式和光伏模式)
光電晶閘管有兩種工作模式：光導(dǎo)模式(反向偏置)或光伏模式(零偏置)。工作模式的選擇依照應(yīng)用中速率和可接受暗電壓大小(漏電壓)而定。
光導(dǎo)模式
處于光導(dǎo)模式時，有一個外加的展寬，這是我們DET系列偵測器的基礎(chǔ)。電路中測得的電壓代表元件接受到的光照;檢測的輸出電壓與輸入光功率成反比。外加展寬促使用盡區(qū)的長度減小，響應(yīng)度減小，結(jié)電容變小，響應(yīng)度趨于直線。在這種條件下工作容易形成較大的暗電壓，但可以選擇光電晶閘管的材料以限制其大小。(注:我們的DET元件都是反向偏置的，不能在正向展寬下工作。)
光伏模式
光伏模式下，光電晶閘管是零偏置的。元件的電壓流動遭到限制，產(chǎn)生一個電流。這些工作模式借助了光伏效應(yīng)，它是太陽能電板的基礎(chǔ)。當(dāng)在光伏模式工作時，暗電壓最小。
暗電壓
暗電壓是光電晶閘管有展寬時的漏電壓。在光導(dǎo)模式工作時，容易出現(xiàn)更高的暗電壓，并與氣溫直接相關(guān)。氣溫每降低10°C，暗電壓幾乎降低一倍，氣溫每降低6°C，分流內(nèi)阻減小一倍。其實，應(yīng)用更大的展寬會增加結(jié)電容，但也會降低當(dāng)前暗電壓的大小。
當(dāng)前的暗電壓也受光電晶閘管材料和有源區(qū)規(guī)格的影響。鍺元件暗電壓很大，硅元件的暗電壓一般比鍺元件的小。下表給出了幾種光電晶閘管材料及它們相關(guān)的暗電壓,速率,響應(yīng)波段和價錢。
結(jié)電容
結(jié)電容(Cj)是光電晶閘管的一個重要性質(zhì)，對光電晶閘管的帶寬和響應(yīng)有很大影響。須要注意的是，結(jié)區(qū)面積大的晶閘管結(jié)容積也越大電壓和電流的符號分別是什么，也擁有較大的充電電容。在反向展寬應(yīng)用中，結(jié)的用盡區(qū)長度降低，會有效地降低結(jié)電容，減小響應(yīng)速率。
帶寬和響應(yīng)
負(fù)載內(nèi)阻和光電晶閘管的電容共同限制帶寬。要得到最佳的頻度響應(yīng)，一個50Ω的終端須要使用一條50Ω的同軸電纜線。帶寬(fBW)和上升時間響應(yīng)(tr)可以近似用結(jié)電容(Cj)和負(fù)載內(nèi)阻(Rload)表示：
噪音等效功率
噪音等效功率(NEP)是基頻等于1時形成的RMS訊號電流。它是十分有用的參數(shù)，由于NEP決定了偵測器偵測弱光的能力。通常而言，NEP隨著偵測器的有源區(qū)而減小，且可以用下式表示：
在這兒，S/N是雜訊，Δf是噪音帶寬，入射能量的單位是W/cm2
終端內(nèi)阻
使用負(fù)載內(nèi)阻將光電流轉(zhuǎn)換為電流(VOUT)便于在示波器上顯示：
按照光電晶閘管的類型，負(fù)載內(nèi)阻影響其響應(yīng)速率。為達(dá)到最大帶寬，我們建議在同軸電纜線的另一端使用50歐姆的終端內(nèi)阻。其與線纜的本征阻抗相匹配，將會最小化諧振。假如帶寬不重要，您可以減小負(fù)載內(nèi)阻(Rload)，進(jìn)而減小給定光功率下的光電壓。終端不匹配時，線纜的寬度對響應(yīng)影響很大，所以我們建議使線纜越短越好。
分流內(nèi)阻
分流內(nèi)阻代表零展寬下光電晶閘管的結(jié)內(nèi)阻。理想的光電晶閘管分流內(nèi)阻無限大，但實際值可能從十歐姆到幾百兆歐不等，與其材料有關(guān)。諸如，偵測器分流內(nèi)阻在10兆歐姆量級，而Ge偵測器的分流內(nèi)阻在千歐量級。這會明顯影響光電晶閘管的噪音電壓。但是，在大部份應(yīng)用中，大內(nèi)阻幾乎不形成效應(yīng)，因此可以忽視。
串聯(lián)內(nèi)阻
串聯(lián)內(nèi)阻是半導(dǎo)體材料的內(nèi)阻，這個小阻值一般可以忽視。串聯(lián)內(nèi)阻來自于光電晶閘管的觸點和線接頭，一般拿來確定晶閘管在零展寬下的線性度。
通用工作電路
圖2：反向展寬電路(DET系列偵測器)
如前面所示的模塊化電路DET系列偵測器。偵測器反向偏置對輸入光形成線性響應(yīng)。光電流的大小與入射光大小以及波長有關(guān)，輸出端加一個負(fù)載內(nèi)阻就可以在示波器上顯示。RC混頻電路的作用是濾掉輸入電源的高頻噪音，這種噪音會影響輸出端的噪音。
圖3：放大偵測器電路
也可以用光電偵測器加放大器來實現(xiàn)所須要的高增益。用戶可以選擇工作在光導(dǎo)模式和光伏模式。使用這個有源電路有幾個優(yōu)勢：
光伏模式：因為運算放大器A點電勢和B點電勢相等電壓和電流的符號分別是什么，因此光電晶閘管兩端的電勢差為零伏。這樣最小化了暗電壓的可能。
光導(dǎo)模式：晶閘管反向偏置，于是減小了帶寬減小了結(jié)電容。偵測器的增益與反饋器件(Rf)有關(guān)。偵測器的帶寬可用下邊的多項式估算：
其中GBP是放大器增益帶寬積，CD是結(jié)電容和放大器電容之和。
移相頻度的影響
光導(dǎo)體訊號將保持不變，直至?xí)r間常數(shù)響應(yīng)極限為止。許多偵測器(包括PbS、PbSe、(MCT)和偵測器)具有1/f的典型噪音頻譜(即，噪音隨著混頻頻度減小而降低)，這會對低頻時的時間常數(shù)具有較大影響。
偵測器在低混頻頻度下會表現(xiàn)出較低響應(yīng)度。頻度響應(yīng)和偵測率對于下式最大化
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