光电二极管阵列与CCD:这是最适合你的光学系统吗?
下面是如何选择一个光电二极管阵列与CCD传感器……
我们不经常关注光学或光电在这里,但设计师致力于应用激光雷达成像和光谱需要选择正确的类型的探测器的应用程序。如果您正在构建一个新的光学系统,可能很难选择的范围不同的光传感器。
你收集敏感的光谱测量或捕获图像吗?你需要收集一行扫描或你在二维空间中工作吗?为每个应用程序有许多可用的传感器。当你需要一个光敏元件处理红外或可见光波长时,你可能需要选择一个光电二极管阵列与CCD传感器。
光电二极管阵列与CCD传感器
顾名思义,光敏二极管的光电二极管阵列是一个数组打包在一个芯片上。这些进来一维(线性),或二维数组。这些数组经常用于测量在中度到高强度成像应用中,他们通常成本不到CCD传感器。雪崩光电二极管阵列也可以,提供更高的灵敏度低光级测量。
光电二极管阵列通常旨在提供一个高度敏感的响应在专门的应用程序。一些例子包括反射或散射测量(例如,在激光雷达系统),荧光、色谱和光谱(例如,线性数组)而不是用于相机。这些传感器可以作为pn数组或pin二极管在零偏差(电压输出)反向偏差(当前输出)。
的材料光电二极管数组是建立将决定获得的光谱响应。硅和砷化镓二极管(能带~ 1.1 eV和~ 1.47 eV)通常用于近红外和可见光,而单晶InGaAs和通用电气二极管(能带~ 0.75 eV和~ 0.66 eV)深红外应用程序更好。在(1 - x) Non-stoichiometric GaxAs可用于构建可调光电二极管阵列,其中隙可增加了三元合金的使用更多的遗传算法。注意,这些带隙和系统的带宽是温度的函数,和高度敏感的光谱测量可能需要冷却的最高灵敏度(通常珀尔帖冷却)。
这种类型的陶瓷珀尔帖冷却元素可以用来冷却敏感光谱或荧光测量的光电二极管阵列
就像一个太阳能电池,光电二极管阵列捕获光子和在每个像素产生自由电荷载体。光电二极管阵列形成共阴极(即。,二极管并联),可以经营作为一个电压源(光伏模式在零偏压)或电流源(在反向偏压光电导模式)在其敏感的波长范围。电流测量通常是首选,因为输出电流是线性正比于入射光功率,而输出电压是入射光功率的对数函数。
ccd是相似的几何(1 d和2 d)和material-dependent光谱响应。而一个光电二极管阵列或CMOS图像传感器通常,CCD阵列提供了一个较低的电力输出噪声和更高的灵敏度。ccd通常用于捕获高质量图像或光线暗的光谱测量。ccd往往有较高的灵敏度,但他们有较低的范围比同等光电二极管饱和输入功率较低。
光电二极管阵列与CCD读出
注意二极管是有效感光元素用于ccd和CMOS传感器,虽然光电门还用于不同类型的传感器。光电二极管阵列之间的主要区别,CMOS传感器和CCD传感器的方式从设备读取数据。这将影响图像或测量的速度可以获得。CMOS传感器使用一个解决方案,传感器暴露和一次读一个像素。相比之下,ccd使用全局曝光和读出像素列系列。换句话说,列的像素移位寄存器,转移和像素列读取单独系列与ADC。
因为一个光电二极管阵列使用共阴极的配置,可以并行读出数据。另一个需要考虑的点与光敏二极管/ CMOS传感器是主动与被动像素配置。与被动的像素,电荷读数转换为电压,然后翻译成数字数片外ADC。在活跃的像素,输出与芯片上的晶体管放大(场效应晶体管)。也有数字读出光电二极管阵列,模拟数字转换和放大像素级别的。
被动的,活跃的,从光电二极管阵列和数字读出
光电二极管阵列和CCD传感器的PCB布局
正如与CMOS传感器,液晶显示屏,LED屏幕,你可能会面临的最大的挑战在创建PCB布局光电二极管阵列或CCD传感器噪声。无论你是使用数显(ADC芯片上的)或主动/被动读出(ADC芯片外),噪音会干扰转换,导致由于模糊的图像高噪声地板。
这些传感器可以从其他电路并进行了EMI辐射敏感或从时钟脉冲用于寻址和转移数据。因此,可能需要额外的屏蔽接地。如果你有过度的噪音问题原型,努力缩小地区噪声进入光电二极管阵列/ CCD近场探头的传感器关闭。屏蔽应用到特定区域在诊断问题。
除了使用正确分层盘旋飞行(遵循制造商的指导方针),你需要担心这些传感器提供稳定的电压。这需要正确分级去耦电容。如果你放置传感器子板,你可能不需要的地方电力和地面飞机相邻层。你或许能侥幸2或4层板,只要你用坚实的地平面低于表层。如果你把一切都放在一个董事会,那么你应该确保你遵循最佳实践,以确保电源完整性在您的系统。
如果你不确定如何将一个光电二极管阵列与CCD传感器集成在您的下一个光学产品,你需要的正确的PCB布局和设计软件创建您的PCB布局。快板PCB设计者和节奏的全部设计工具套件包括布局和MCAD工具,你需要确保你的下一个光学产品可以产生高质量的图像或敏感的光谱测量。
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