雪崩光电二极管反向偏压电路设计及仿真.pdf

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1、第31卷第5期吉林大学学报(信息科学版)Vo1．31No．52013年9月JournalofJilinUniversity(InformationScienceEdition)Sept．2013文章编号：1671—5896(2013)05-0508-05雪崩光电二极管反向偏压电路设计及仿真吕晓玲，邢春香，宋丹，孙晓冰(长春理工大学光电信息学院，长春130022)摘要：为解决雪崩光电二极管正常工作时需要的直流反向偏压问题，提出了利用电感式升压电路的设计方法。该方法利用开关管、单电感、电容、电阻对5V直流电进行升压，结

2、合555芯片组成的压控振荡器产生频率信号，控制开关管的导通与关断，并利用反馈电路控制压控振荡器的频率，同时采用Multisim9进行仿真。仿真结果表明，当输入电压为5V时，输出电压为160．096V且保持稳定不变，解决了雪崩光电二极管在正常工作时需要在阴极加上很高直流反向偏压的问题。关键词：雪崩光电二极管；探测器；升压电路；仿真中图分类号：TP271；TG156文献标识码：ACircuitDesignandSimulationofAvalanchePhotodiodeinInverseVoltageLUXiao—l

3、ing，XINGChun—xiang，SONGDan，SUNXiao—bing(CollegeofOpticalandElectronicallyInformation，ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changchun130022，China)Abstract：Toensurethehighsensitivityofdetector，inductiveboostercircuitdesignmethodisproposed．Themethodusestheswi

4、tchtube，singleinductor，capacitance，resistancetostep—upfor5Vdc，theVCO(Voltage—ControlledOscillator)iscomposedof555chiptoproducethefrequencyoftheVCO．ThecomputersimulationanalysismethodisusedbyMultisim9，thesimulationresultsshowthatwheninputis5V，outputis160．096Vto

5、keepstable．Itsolvedtheproblemthattheavalanchephotodiodeneedshighdcreversebiasinnormalworkatthecathode．Keywords：avalanchephotodiode(APD)；detector；boostcircuit；simulation0引言激光测距仪已被广泛应用于各个领域，如电力、水利、通讯、建筑、警务、休闲和户外运动等⋯，尤其是体积小，重量轻的便携式测距仪越来越受到人们的青睐。这种小型的测距仪都是采用电池直接供电

6、，而测距仪中的光电探测器件，目前最佳的选择是具有内部增益的雪崩光电二极管(APD：AvalanchePhotoDiode)。APD在正常工作时需要很高的反向偏压才能产生最佳增益和高信噪比，以保证APD有很高的灵敏度。当偏压较低时，APD无倍增效应；偏压升高后，光电流迅速上升，且噪声电流也随偏压的增加而升高，直到雪崩电压。噪声电流曲线的斜率特别大，使信噪比急剧下降J。因此，使用APD时应特别注意最佳偏压的确定。以美国的雪崩光电二极管C30724P为例，工作电压范围为120—200V，最大驱动电流为5mA，最大暗电流为

7、40nA，最佳增益对应的电压为160V。所以需在阴极加上160V左右的直流反向偏压，才能使其具有最佳增益，信噪比最大J。如果用传统式升压开关电源电路进行设计，电路比较复杂，体积庞大J，无法满足测距仪小型化和便携式的要求。因此，笔者提出了一种小型、轻便的电感升压的高压设收稿日期：2013-04-07作者简介：吕晓玲(1973一)，女，长春人，长春理工大学讲师，主要从事电路与系统研究，(Te1)86-13804320934(E—mail)a0927@126．corn；邢春香(1958一)，女，长春人，长春理工大学教授，

8、主要从事微电子技术研究，(Te1)86—18943121039(E-mail)ehunxiangxing@126．con。