Почему напряжение на фотодиоде «отскакивает»?

Я установил фотодиод BPW-21, как показано ниже:

Фотодиод активируется колеблющимся лазерным лучом. Я ожидал получить чистый переход от +5 В до 0 В в точке А, когда лазерный луч падает на фотодиод, и переход от 0 В до + 5 В, когда лазер сходит с фотодиода. Однако то, что я на самом деле получаю на осциллографе, - это множественные переходы от 0 В до + 5 В, длящиеся несколько сотен микросекунд, прежде чем они достигнут ожидаемых напряжений. Некоторые примеры следов ниже:

Мой вопрос: почему напряжение в точке А "подпрыгивает"? Что происходит на фотодиоде, чтобы напряжение отскочило от + до + 5 В, прежде чем установить ожидаемое значение? Есть идеи

Абхишек

Эффект полупроводникового лазера описывается двумя связанными уравнениями в частных производных с плотностью носителей и плотностью фотонов, уравнениями скорости .

Решение этих уравнений приводит к нелинейным отношениям тока и интенсивности, вызывающим релаксационные колебания при включении диода.

Смотрите здесь или следующее изображение: (источник изображения: стр. 45 этого документа)

И то, что вы видите, является именно этим колебанием около нарастающего фронта сигнала.

Это может быть движение. Возможно, на лазерном источнике, но это может быть и на конце фотодиода, даже вентилятор где-то может вызвать чувствительность.

Однако, если у вас нет диафрагмы или неправильная апертура, также возможно проложить пути к лазерному излучению, когда лазер пересекает металлический кожух датчика или отражается внутри устройства.

Если у вас есть какой-либо другой вид оптических оконных лазеров, вы можете отскочить и внутри них.

Чрезмерная чувствительность цепи детектора также вызовет у вас горе. Для достижения наилучших результатов вы хотите, чтобы схема детектора давала вам 80-90% размаха при полной выдержке, а не заболоченности . Это даст вам достаточный допуск для работы с различными устройствами и условиями питания, но при этом обеспечит достаточный диапазон сигнала для использования соответствующего гистерезиса.

ОБЩИЕ КОММЕНТАРИИ:

Часто люди думают, что им нужно использовать точечные лазеры для определения положения, потому что они думают, что лазеры прекрасны. Правда в том, что если вы не хотите располагать что-либо на расстоянии с точностью <1 мм, использование лазера на самом деле может принести вам больше горя, чем использование менее колонного источника света.

С лазерами важно выровнять оба конца. С простым источником света и соответствующим образом установленным приемником, вам нужно только точно установить приемник.

Лазеры склонны к рикошету. Есть случаи, когда лазер может наскочить вокруг объекта, который вы пытаетесь измерить, и все же оказаться на датчике. Хуже того, они могут отскакивать внутри вашего датчика.

Если лазер и приемник находятся на расстоянии нескольких метров, у вас могут возникнуть тепловые проблемы. Относительное движение между ними из-за теплового расширения того, к чему они прикреплены, может привести к тому, что лазер полностью попадет в цель. Фактически поддержание обоих концов в механическом соединении является проблемой в целом.

Во многих случаях я счел целесообразным на самом деле расфокусировать лазер, чтобы он достигал пятна размером четверть на стороне приемника. Апертура на детекторе была достаточно точной для поставленной задачи, но проблемы с выравниванием и вибрацией исчезли.

Есть механическое движение. Это, вероятно, будет иметь вибрации.

Выходной сигнал фотодиода ---- то, что вы показали ---- - от рельса к рельсу, потому что лазер очень интенсивный. Поместите фильтр между лазером и ПД, и получите лучшее представление о поступающей энергии.

Я подозреваю, что лазерный луч может быть меньше, чем площадь ПД. Если это так, то, когда луч перемещается через область, некоторые его части могут проводить, а затем не проводить, вызывая явное «подпрыгивание», пока не активируется достаточное количество PD, чтобы включить диод. На выходе эффект повторяется до тех пор, пока луч не покинет все области ПД. Это можно проверить, удерживая балку неподвижно и используя что-то, чтобы прервать его путь, вместо того, чтобы перемещать его по ПД.