Por que a tensão do fotodiodo "salta"?

Eu configurei um fotodiodo BPW-21 como mostrado abaixo:

O foto-diodo é ativado por um raio laser oscilante. Eu esperava obter uma transição limpa de + 5V a 0V no ponto A quando o feixe de laser cair no fotodiodo e uma transição de 0V a + 5V quando o laser sair do fotodiodo. No entanto, o que realmente entendo no osciloscópio são várias transições de 0V a + 5V, com duração de algumas centenas de microssegundos, antes de se ajustar às tensões esperadas. Alguns traços de exemplo estão abaixo:

Minha pergunta: Por que a tensão no ponto A está "saltando"? O que está acontecendo no foto-diodo para fazer a tensão saltar entre + a + 5V antes de estabelecer o valor esperado? Alguma ideia

Abhishek

O efeito do laser semicondutor é descrito por duas equações diferenciais parciais acopladas de densidade portadora e densidade de fótons, as equações de taxa .

A solução dessas equações resulta em um relacionamento não linear de intensidade de corrente, causando oscilação de relaxamento quando o diodo é ligado.

Veja aqui ou a imagem a seguir: (fonte da imagem: p. 45 deste documento)

E o que você vê é exatamente essa oscilação perto da borda ascendente do sinal.

Pode ser movimento. Provavelmente na fonte do laser, mas também no final do fotodiodo, mesmo um ventilador em algum lugar pode causar sensibilidade.

No entanto, se você não tem uma abertura, ou a abertura errada, também é possível obter caminhos de laser dispersos para o sensor, à medida que o laser atravessa a cobertura metálica do sensor ou reflete dentro do arranjo.

Se você tiver qualquer outro tipo de laser óptico de janela, também poderá saltar dentro deles.

A sensibilidade excessiva do circuito do detector também causará dor. Para obter melhores resultados, você deseja que o circuito do detector lhe ofereça algum lugar no balanço de 80 a 90% quando totalmente exposto, não inundado . Isso fornecerá tolerância suficiente para que ele funcione em uma variedade de dispositivos e condições de energia, enquanto fornece um intervalo de sinal suficiente para usar a histerese apropriada.

COMENTÁRIOS GERAIS:

Muitas vezes, as pessoas pensam que precisam usar lasers pontuais para detecção de posição, porque acham que os lasers são maravilhosos. A verdade é que, a menos que você queira posicionar algo à distância, com precisão <1 mm, usar um laser pode realmente causar mais sofrimento do que usar uma fonte de luz menos colunar.

Com os lasers, é importante alinhar as duas extremidades. Com uma fonte de luz simples e um receptor apropriado, você só precisa posicionar o receptor com precisão.

Lasers tendem a ricochetear. Há ocasiões em que o laser pode realmente saltar em torno do objeto que você está tentando medir e ainda acabar no sensor. Pior ainda, eles podem saltar dentro do seu sensor.

Se o laser e o receptor estiverem separados por metros, você poderá ter problemas térmicos. O movimento relativo entre eles devido à expansão térmica do que quer que esteja conectado pode fazer com que o laser erre completamente o alvo. De fato, manter as duas extremidades mecanicamente acopladas é um problema em geral.

Em muitas ocasiões, achei prudente realmente desfocar o laser para que ele chegue como um ponto do tamanho de um quarto na extremidade do receptor. A abertura no detector era precisa o suficiente para a tarefa em questão, mas os problemas de alinhamento e vibração desapareceram.

Há movimento mecânico. Isso provavelmente terá vibrações.

A saída do fotodiodo ---- o que você mostrou ---- é trilho a trilho porque o laser é muito intenso. Coloque um filtro entre o Laser e o PD e obtenha uma melhor visão da energia que chega.

Suspeito que o raio laser possa ser menor que a área do PD. Se for esse o caso, à medida que o feixe se move pela área, algumas partes dele podem conduzir e não conduzir causando o aparente "salto" até que o PD suficiente seja ativado para ativar o diodo. Ao sair, o efeito é repetido até o feixe sair de todas as áreas do PD. Isso pode ser verificado mantendo o feixe firme e usando algo para interromper seu caminho, em vez de movê-lo pelo PD.