光电二极管工作在第四象限时候的等效电路

Question

请问各位一个问题，模电书上光电二极管工作在第四象限，为什么等效电路是d所示，我理解的是第四象限不是有一个正向的直流偏压吗？不应该将正向的直流偏压加在d中的等效电路中吗？

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

当光电二极管工作在第四象限时，它通常用于光检测应用，比如光强度测量。在这种情况下，我们关心的是光电流与入射光强之间的关系，而不是它的电压-电流特性。因此，分析时的重点是光电流，而非二极管的正向偏置。

光电二极管的等效电路可以简化为一个理想的电流源（代表光电流）并联在一个二极管模型上。这个模型考虑了二极管的非线性伏安特性。对于第四象限操作，我们需要关注的是如何从光照产生的光电流中提取信息，而不仅仅是正向偏置的问题。

下面是一个简化的等效电路示意图：

+---------------------------+
|                           |
|    +-------+               |       (a)
|    |       |               |
|    |  Iph  |-------------->|       光电流
|    |       |               |
|    +-------+               |
|                           |
|   +---------+              |       (b)
|   |         |              |
|   | Diode   |<--------------|
|   |         |              |
|   +---------+              |
|                           |
+---------------------------+

(a) 表示理想电流源，代表由光照射产生的光电流Iph。
(b) 表示二极管模型，包括其正向导通的非线性伏安特性。

在这个等效电路中，没有显示外部的直流偏置电压，因为我们主要关注的是光照引起的光电流，而不是二极管自身的正向偏压。当然，在实际应用中，可能会有外部电路提供适当的偏置以确保二极管工作在第四象限（即反向偏置状态）。但这通常不会直接影响到光电流的计算，因为光电流是由光照产生的，与外加电压无关。

如果你需要进一步了解如何分析这样的系统，例如如何从测量的信号中提取出光电流，那么我们可以讨论如何设计一个合适的读取电路，比如使用运算放大器构成的反相输入放大器来处理微弱的光电流信号，并将其转换为可读的电压信号。不过，这已经超出了一般意义上的等效电路讨论，进入了信号调理的范畴。如果你对这部分感兴趣，请告诉我，我可以提供更详细的解释和电路图。