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(多图) 基于单片机的PSD数据采集电路的设计方案

/?? 2014年01月08日 ?? 收藏0
0 引言

PSD作为一种精密的光电位置传感器,具有灵敏度高、响应时间短、位置分辨率高、光谱响应范围大等特点,因此被广泛应用于现代光电检测技术中,尤其是高精度、高速度的数据采集技术中。如何在极短的响应时间内实现多数据的采集,成了采集PSD输出数据的关键。本文基于单片机技术,设计搭建了一套高速的PSD输出数据采集及控制电路,通过在实验室条件下对PSD输出数据进行采集,从而为后续的PSD定位精度以及抗干扰研究奠定理论基础。

1 PSD的工作原理

光电位置敏感器件PSD(Position Sensitive Detector)是一种基于横向光电效应、连续分布的半导体位置探测器件,能快速、准确给出入射光点在光敏面上的位置,即PSD输出的信号与光点在光敏面上的位置有关。如图1所示,表面P+层为感光面,两边各有一信号输出电极。中间为I层,底层的公共电极用于加反向偏压。当光线入射到光敏面上时,由于与结面平行的横向电场作用,光生载流子形成向两端电极流动的电流X1和X2,且总电流X0=X1+X2.

当入射光斑与两电极的间距发生变化时,两电极的输出电流也随之变化,从而实现了位置测量功能。

如图2所示,如果PSD的面电阻是均匀的,且阻值R1和R2远大于负载电阻RL,则R1和R2的值仅取决于光点的位置,即:

式中:L为PSD中点到信号电极的距离;x为入射光点到PSD中点的距离。

将X0=X1+X2代入式(1),即可得到光点坐标:

显然上式与入射光强X0无关,这就是一维PSD的定位原理。二维PSD的基本原理与一维PSD相同,只是计算公式不同。


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