电子设备电路分析（2）-----高速激光脉冲探测器

今天来介绍一个高速激光脉冲探测器，能够快速探测高速激光脉冲，该装置的独特性在于能够分辨上升时间在纳秒量级的脉冲。

光电二极管

高速激光脉冲探测器的核心是一个PIN二极管，也就是光电二极管。光电二极管是一种将光转换为电流的半导体器件，在p（正）和n（负）层之间，存在一个本征层。光电二极管接受光能作为输入以产生电流。

光电二极管也被称为光电探测器，光电传感器或光探测器。光电二极管工作在反向偏置条件下，即光电二极管的p-侧与电池（或电源）的负极相连，n-侧与电池的正极相连。典型的光电二极管材料是硅、锗、磷化砷化铟镓和砷化铟镓。在内部，光电二极管具有滤光器、内置透镜和表面区域。当光电二极管的表面积增加时，会缩短响应时间。很少有光电二极管看起来像发光二极管(LED)。它有两个终端，如下所示。较小的端子用作阴极，较长的端子用作阳极。

当这种器件在反向偏置模式工作时，具有低电容、高阻抗及低泄漏的特性；当在正向偏置工作时，也可以作为光电池使用。

光电二极管实物图例

电路原理

电路原理图

如上图所示，电路中采用了一个反向偏置的PIN光电二极管（LPIN）。由于被探测的激光脉冲只有ns级的上升时间，因此响应信号相当小，电容器C3将正向探测的激光脉冲耦合到前置放大场效应管（FET）Q1的栅极，Q1对反向脉冲放大，并送入第二级FET（Q2）进一步放大。

NPN型晶体管Q3再次对Q2输出的正脉冲进行放大，并输出负脉冲。这个放大的信号与激光脉冲相当吻合。反向脉冲产生后送入施密特触发器，Q4通过可调电阻R15的正向偏置而导通，晶体管Q5截止触发施密特触发器，通过调节R15可以调节触发电平，可合理设置电路的触发时间，减少设备误触发。

施密特电路的输出通过直流耦合到设计跟随器（Q6），Q6输出信号通过Q7后反相，Q7集电极的负电平触发定时器I1可按预置的时间工作，控制报警器或控制其他设备，如电路中的继电器（RE1）可以作为外部控制电路的常开或常闭触点。

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