实现光电转换的元器件
具有代表性的硅光电二极管是 Everlight PD15-21B/TR8，其红外光谱响应带宽为 730 至 1100 nm，峰值为 940 nm（图 4）。这款黑色塑料表面贴装器件面向如复印机、游戏机和读卡器之类基本消费产品。该器件尺寸为 1.5 × 3.2 × 1.1 mm，使用 875 nm 的入射 IR 光源，功率为 1 mW/cm2，最大输出电流为 0.8 μA。其响应时间为 6 纳秒 （ns），最大暗电流为 10 nA。作为 SMT 器件，此光电二极管提供了比引线型器件更多的安装选项，但不得超过规格书中定义的回流温度曲线，即使该温度对于电路板上其他元件来说是可承受的“温和”温度时也是如此。
图 4：Everlight PD15-21B/TR8 硅光电二极管的光谱输出峰值在 950 nm 左右，带宽约为 370 nm。（图片来源：Everlight）
单独的光电二极管不能提供大多数情况下所需的电流，也不能驱动任何大型负载。因此，它们几乎总是搭配跨阻放大器 （TIA） 使用，该放大器会将其低电平、高阻抗输出转换为可用电压。TIA 为光电二极管提供了一个低输入阻抗，并将输入端的小电流变化转换为输出端的更大电压变化。
设计注意事项：虽然这看起来与使用已知电流检测电阻将负载电流转换为电压以测量电流的拓扑相同，但事实并非如此。这种安排方式从低阻抗源获得实质驱动，属于截然不同的情况。
例如，Analog Devices LTC6268 是一款单通道 FET 输入运算放大器，具有极低的输入偏置电流和低输入电容，适用于仪表应用（图 5）。
图 5：Analog Devices 的 LTC6268 TIA 针对仪器仪表应用进行了优化，其极低的噪声和个位数的毫微微安输入偏置电流就是证明。（图片来源：Analog Devices）
室温下其低偏置电流为 3 毫微微安 （fA）（典型值）、125°C 时为 4 皮安 （pA）（最大值），确保了该 TIA 不会“加载”光电二极管输出并转为其微小的电流。其噪声电流影响低端精度，仅为 5.5 fA /√Hz，最高可达 100 kHz。 动态规格包括：500 MHz 的增益带宽积，以及 350 MHz 单位增益下的 -3 dB 带宽。除了分立电阻器之外，其 RC 增益设置反馈网络还需要一些电容来实现稳定性和回路成形，但在大多数情况下，印刷电路板的寄生电容即已足够，因此可节省空间并减少 BOM 一个元件。
其他 TIA 针对光学数据链路而非仪器进行了优化。Maxim Integrated MAX3658 是一款跨阻放大器，适用于工作速率高达 622 Mb/s 的光接收器，具有与光纤和小型收发器匹配的特性（图 6）。与仪器 TIA 不同，该器件设计用于驱动差分 75 欧姆同轴线路，以保持信号完整性，最大程度地降低码间干扰和误码率 BER。
图 6：Maxim Integrated MAX3658 TIA 目标针对速度高达 622 Mb/s 的光纤链路，旨在驱动一对平衡的 75 欧姆同轴电缆，以保持信号的完整性。（图片来源：Maxim Integrated）
与其他运算放大器一样，无论是传统类型还是 TIA，MAX3658 规格书都包含许多性能示意图，从不同视角展示电流、电压、速度、温度等参数。但是，由于此 TIA 设计用于 622 Mbps 光链路并符合行业应用标准，因此规格书还包括描述各种工作条件下性能的关键眼图（图 7）。
图 7：眼图是用于分析不同光输入功率水平下数据通信链路的标准品质因素。（图片来源：Maxim Integrated）
对于需要具备固有增益的光电晶体管的应用来说，可选择 Kingbright APTD3216P3C-P22 NPN 硅器件（图 8）。跟之前的光电二极管一样，其尺寸也是 3.2 × 1.6 mm。由于光捕获孔径是器件性能的关键因素，因此光子捕获元件不一定越小越好。
图 8：与传统晶体管相比，Kingbright APTD3216P3C-P22 光电晶体管的封装尺寸较大，因此能够捕获更多的入射光并带来更高的灵敏度。（图片来源：Kingbright）
此外，它也与红外发射 LED 光源的光谱相匹配，角度灵敏度约为 ±15°（图 9）。
图 9：在处理像光电晶体管这样的器件时，灵敏度相对波长和偏轴角的关系是重要规格。（图片来源：Kingbright）
由于它也是一个晶体管，因此许多性能指标均对温度敏感。例如，暗电流在 25°C 时为 1 nA，但在 70°C 时会增加至约 100 nA（图 10）。必须在产品设计分析时考虑这种漂移。
图 10：作为晶体管，许多 Kingbright APTD3216P3C-P22 规格均为温度的函数。此处显示，当温度从 25°C 升高到 70°C 时，暗电流从约 1 nA 上升到 100 nA。（图片来源：Kingbright）
实现光电转换的元器件
具有代表性的硅光电二极管是 Everlight PD15-21B/TR8，其红外光谱响应带宽为 730 至 1100 nm，峰值为 940 nm（图 4）。这款黑色塑料表面贴装器件面向如复印机、游戏机和读卡器之类基本消费产品。该器件尺寸为 1.5 × 3.2 × 1.1 mm，使用 875 nm 的入射 IR 光源，功率为 1 mW/cm2，最大输出电流为 0.8 μA。其响应时间为 6 纳秒 （ns），最大暗电流为 10 nA。作为 SMT 器件，此光电二极管提供了比引线型器件更多的安装选项，但不得超过规格书中定义的回流温度曲线，即使该温度对于电路板上其他元件来说是可承受的“温和”温度时也是如此。
图 4：Everlight PD15-21B/TR8 硅光电二极管的光谱输出峰值在 950 nm 左右，带宽约为 370 nm。（图片来源：Everlight）
单独的光电二极管不能提供大多数情况下所需的电流，也不能驱动任何大型负载。因此，它们几乎总是搭配跨阻放大器 （TIA） 使用，该放大器会将其低电平、高阻抗输出转换为可用电压。TIA 为光电二极管提供了一个低输入阻抗，并将输入端的小电流变化转换为输出端的更大电压变化。
设计注意事项：虽然这看起来与使用已知电流检测电阻将负载电流转换为电压以测量电流的拓扑相同，但事实并非如此。这种安排方式从低阻抗源获得实质驱动，属于截然不同的情况。
例如，Analog Devices LTC6268 是一款单通道 FET 输入运算放大器，具有极低的输入偏置电流和低输入电容，适用于仪表应用（图 5）。
图 5：Analog Devices 的 LTC6268 TIA 针对仪器仪表应用进行了优化，其极低的噪声和个位数的毫微微安输入偏置电流就是证明。（图片来源：Analog Devices）
室温下其低偏置电流为 3 毫微微安 （fA）（典型值）、125°C 时为 4 皮安 （pA）（最大值），确保了该 TIA 不会“加载”光电二极管输出并转为其微小的电流。其噪声电流影响低端精度，仅为 5.5 fA /√Hz，最高可达 100 kHz。 动态规格包括：500 MHz 的增益带宽积，以及 350 MHz 单位增益下的 -3 dB 带宽。除了分立电阻器之外，其 RC 增益设置反馈网络还需要一些电容来实现稳定性和回路成形，但在大多数情况下，印刷电路板的寄生电容即已足够，因此可节省空间并减少 BOM 一个元件。
其他 TIA 针对光学数据链路而非仪器进行了优化。Maxim Integrated MAX3658 是一款跨阻放大器，适用于工作速率高达 622 Mb/s 的光接收器，具有与光纤和小型收发器匹配的特性（图 6）。与仪器 TIA 不同，该器件设计用于驱动差分 75 欧姆同轴线路，以保持信号完整性，最大程度地降低码间干扰和误码率 BER。
图 6：Maxim Integrated MAX3658 TIA 目标针对速度高达 622 Mb/s 的光纤链路，旨在驱动一对平衡的 75 欧姆同轴电缆，以保持信号的完整性。（图片来源：Maxim Integrated）
与其他运算放大器一样，无论是传统类型还是 TIA，MAX3658 规格书都包含许多性能示意图，从不同视角展示电流、电压、速度、温度等参数。但是，由于此 TIA 设计用于 622 Mbps 光链路并符合行业应用标准，因此规格书还包括描述各种工作条件下性能的关键眼图（图 7）。
图 7：眼图是用于分析不同光输入功率水平下数据通信链路的标准品质因素。（图片来源：Maxim Integrated）
对于需要具备固有增益的光电晶体管的应用来说，可选择 Kingbright APTD3216P3C-P22 NPN 硅器件（图 8）。跟之前的光电二极管一样，其尺寸也是 3.2 × 1.6 mm。由于光捕获孔径是器件性能的关键因素，因此光子捕获元件不一定越小越好。
图 8：与传统晶体管相比，Kingbright APTD3216P3C-P22 光电晶体管的封装尺寸较大，因此能够捕获更多的入射光并带来更高的灵敏度。（图片来源：Kingbright）
此外，它也与红外发射 LED 光源的光谱相匹配，角度灵敏度约为 ±15°（图 9）。
图 9：在处理像光电晶体管这样的器件时，灵敏度相对波长和偏轴角的关系是重要规格。（图片来源：Kingbright）
由于它也是一个晶体管，因此许多性能指标均对温度敏感。例如，暗电流在 25°C 时为 1 nA，但在 70°C 时会增加至约 100 nA（图 10）。必须在产品设计分析时考虑这种漂移。
图 10：作为晶体管，许多 Kingbright APTD3216P3C-P22 规格均为温度的函数。此处显示，当温度从 25°C 升高到 70°C 时，暗电流从约 1 nA 上升到 100 nA。（图片来源：Kingbright）
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