这些光电器件的小疑问，你是否也有过？

2020-09-30 23:45:18, 滨小编滨松光子学商贸（中国）有限公司

“滨松光电问答事务所”已经上线营业一个月啦~（点击了解详情）我们陆续收到了大家的一些技术提问，期间也针对一些“小问号”推出了工程师答疑短视频。所有内容，我们都将在这第一期的问答锦集中为大家呈现。希望随着这一个个真实疑问的解答，也能给正在看文章的你带来一些小新知。

本期内容涉及PD、APD、MPPC、光电管、UVtron、光子计数探测器、CCD图像传感器、空间光调制器、PMT，以及编码器应用。

滨松光电问答事务所

问答锦集 · 第一期

光电二极管和光电管的差别?

光电管是典型的利用外光电效应的真空电子管器件，而光电二极管是利用内光电效应的半导体器件。他们在特性和应用上有相同之处，也有不同之处，可以从以下几个方面去理解：

相同之处：

1. 器件本身不具备增益；

2. 都有紫外、可见、近红外的产品类型；

3. 响应速度都比较快。

不同之处：

1. 工作原理不同，光电管是典型的利用外光电效应的真空电子管器件，而光电二极管是利用内光电效应的半导体器件；

2. 光电管利用光阴极的选择性，更容易做成日盲型器件，紫外日盲方面，光电管有更好的特性；

3. 硅光电二极管，在红光近红外区域具有良好的检测特性；

4. 光电二极管结构紧凑，体积小，另外振动冲击特性更好。

我想测量光透过烟雾后的的消光量，光源为点光源，可见光范围，用什么器件合适？

首先要确定现有光源的波长，如果是200~1000nm范围内的光源，一般可以使用Si光电二极管，对于1000~2500nm范围内的光源，需要使用InGaAs光电二极管。

FFT-CCD采集时需要快门么？

当使用全帧转移CCD（FFT-CCD）采集二维图像时，其工作原理决定了需要快门或类似机械装置在电荷转移期间阻挡光的入射（目的是避免电荷转移期间入射到CCD的光被当作信号读出，因为FFT-CCD的感光面同时充当了电荷转移寄存器）。电荷转移期间入射到CCD上的光在采集到的图像看上去像是垂直条纹（该现象称为拖影（smear））。如果积分时间相对读出时间足够长，那么几乎没有阴影效果，所以可以不用快门来采集图像。当使用像素binning模式操作FFT-CCD，电荷转移期间入射到CCD的光通过像素组合作用增加到信号上，作为一维数据读出，因此不使用快门也没关系。

采用R928 PMT做荧光探测器进行共聚焦扫描，使用NI采集卡进行了同步采集，发现采集的图片中间有黑点，即图像散点化、不连续，将图像放大后可看到里面有黑洞像素。有以下两点疑点：

1.对数据进行分析，发现采集到的转化电压有正有负，该款PMT的数据有正有负是否正常？

2.该款型号PMT的数据处理应该取绝对值还是有效值，能够解决问题？

由于PMT输出包括了暗电流噪声，读出噪声等，因而即使在没有光的情况下，PMT的输出也会有上下的波动。PMT经过放大器从电流转化为电压之后，如果放大器输出偏置设置不好，是有可能出现有正有负的情况的。为了解决这个问题，可以看放大器上是否有可以调节偏置的位置，如果可以，测量图像，调节偏置，让图像刚好没有黑点即可。如果没有这个功能，那就是正负数据都采集。然后关掉所有光源，再采集一幅黑色背景图，用样品图减去黑色背景图即可。

MPPC是一种新型的光子计数设备，由多个Geiger模式的APD构成，而我通过调研发现APD的常见工作电压是高于100V，而MPPC的工作电压只有10V，请问这是什么原因造成的呢？如果MPPC是APD并联组成并不会降低工作电压？

虽然MPPC叫盖革模式的APD，但是由于和常规的APD的工作区间并不一样，关注的性能点而且也不一样，所以他们并是完全一样的结构，而APD的击穿电压主要是和工艺结构，以及材料的掺杂有关系，和是不是阵列没有关系，即便是常规的APD做成阵列也不会影响击穿电压。

MPPC即多像素光子计数器，是由高密度的雪崩光电二极管构成，那么我是否可以理解为单点MPPC也是由多个雪崩光电二极管构成，如果是这样的话，请问Si 雪崩二极管阵列和单点MPPC的区别是什么呢？

MPPC的每一个像素可以理解成是一个盖革模式的APD，盖革模式的APD工作电压会高于击穿电压，而常规的APD工作电压低于击穿电压。由于二者的工作条件不一样，相应的结构和工艺上也有差异。MPPC是工作在盖革模式的APD阵列，而常规的APD阵列，一般工作在增益线性区。

目前想做一款23位绝对值光电旋转编码器，是否有合适的光电传感器+光栅码盘+光源方案推荐？

滨松可以为透射式及反射式光电编码器（含光栅尺），提供涵盖探测器（PD、光IC、CMOS）、光源、电子学的整体光电探测解决方案。基于全线自有的优秀半导体设计、加工、封装技术，可满足客户高度定制化的需求，提供高灵敏、低噪声、高可靠性的量产产品。

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在PD、APD参数表中，如果没有标明“噪声等效功率（NEP）”，该怎么得出这个值？

噪声等效功率（NEP）又被称为最小可测功率，它定义为光电器件输出的信号电压的有效值等于噪声方均根电压值时的入射光功率。部分器件并没有使用仪器进行NEP的测量，此时可以用NEP的计算公式进行推算。即：

NEP=噪声电流（A/√Hz）/选定波长灵敏度（A/W）

在暗环境下，噪声电流平均值为暗电流Id，根据公式，暗噪声电流（A/√Hz）= √2qId，可以求得该环境条件下（温度、反偏电压等）对应的器件NEP最小值。