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APD的工作原理（簡(jiǎn)述apd的工作原理）

發(fā)布時(shí)間：2023-04-08 05:40:40 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 79

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本文目錄:

1、三極管工作原理，最好用形象的語言表達(dá)或者畫出原理圖說明
2、藥學(xué)apd和erp各表示什么
3、流式細(xì)胞儀熒光檢測(cè)pmt接收器和apd接收器的區(qū)別
4、3. 分析比較以下幾種光電檢測(cè)器件的異同：硅光電池，光電二極管（PIN），雪崩光電二極管（APD）。主要從以

APD的工作原理（簡(jiǎn)述apd的工作原理）

一、三極管工作原理，最好用形象的語言表達(dá)或者畫出原理圖說明

光電三極管也稱光敏三極管，它的電流受外部光照控制。是一種半導(dǎo)體光電器件。比光電二極管靈敏得多，光照集中電結(jié)附近區(qū)域。

利用雪崩倍增效應(yīng)可獲得具有內(nèi)增益的半導(dǎo)體光電二極管（APD）,而采用一般晶體管放大原理，可得到另一種具有電流內(nèi)增益的光伏探測(cè)器，即光電三極管。它的普通雙極晶體管十分相似，都是由兩個(gè)十分靠近的p-n結(jié)-------發(fā)射結(jié)和集電結(jié)構(gòu)成，并均具有電流發(fā)大作用。為了充分吸收光子，光電三極管則需要一個(gè)較大的受光面，所以，它的響應(yīng)頻率遠(yuǎn)低于光電二極管。[1]

2.1機(jī)構(gòu)與工作原理

光電三極管是一種相當(dāng)于在基極和集電極之間接有光電二極管的普通三極管，因此，結(jié)構(gòu)與一般晶體管類似，但也有其特殊地方。如圖2.1.1所示。圖中e.b.c分別表示光電三極管的發(fā)射極.基極和集電極。正常工作時(shí)保證基極--集電極結(jié)（b—c結(jié)）為反偏正狀態(tài)，并作為受光結(jié)（即基區(qū)為光照區(qū)）。光電三極管通常有npn和pnp型兩種結(jié)構(gòu)。常用的材料有硅和鍺。例如用硅材料制作的npn結(jié)構(gòu)有3DU型，pnp型有3GU型。采用硅的npn型光電三極管其暗電流比鍺光電三極管小，且受溫度變化影響小，所以得到了廣泛應(yīng)用。[2]

光電三極管的工作有兩個(gè)過程，一是光電轉(zhuǎn)換;二是光電流放大。光電轉(zhuǎn)換過程是在集---基結(jié)內(nèi)進(jìn)行，它與一般光電二極管相同。[3]當(dāng)集電極加上相對(duì)于發(fā)射極為正向電壓而基極開路時(shí)（見圖2.1.1（b）），則b--c結(jié)處于反向偏壓狀態(tài)。無光照時(shí)，由于熱激發(fā)而產(chǎn)生的少數(shù)載流子，電子從基極進(jìn)入集電極，空穴則從集電極移向基極，在外電路中有電流（即暗電流）流過。當(dāng)光照射基區(qū)時(shí)，在該區(qū)產(chǎn)生電子---空穴對(duì)，光生電子在內(nèi)電場(chǎng)作用下漂移到集電極，形成光電流，這一過程類似于光電二極管。于此同時(shí)，空穴則留在基區(qū)，使基極的電位升高，發(fā)射極便有大量電子經(jīng)基極流向集電極，總的集電極電流為

IC=IP +βI P=（1+β）IP 2.1.1

圖2.1.1光電三極管結(jié)構(gòu)及工作原理

式中β為共發(fā)射極電流放大倍數(shù)。因此，光電三極管等效于一個(gè)光電二極管與一般晶體管基極---集電極結(jié)的并聯(lián)。它是把基極---集電極光電二極管的電流（光電流IP）放大β倍的光伏探測(cè)器，可用圖2.1.1（c）來表示。與一般晶體管不同的是集電極電流IC由基極---集電極結(jié)上產(chǎn)生的光電流IP=Ib控制。也就是說，集電結(jié)起雙重作用，一是把光信號(hào)變成電信號(hào)起光電二極管的作用；二是將光電流放大，起一般晶體三極管的集電極的作用。[4]

2.2光電三極管的等效電路

根據(jù)光電三極管的工作原理，我們可以比較容易的畫出他的等效電路。由于它的集電結(jié)勢(shì)壘電容Ccb遠(yuǎn)小于發(fā)射結(jié)勢(shì)壘電容Cbe,我們可以得到如圖2.2.1光電三極管的交流等效電路，圖中ip為集電結(jié)光電二極管的電流源，Cbe為發(fā)射結(jié)電容；rbe為發(fā)射結(jié)正向微分交流電阻；iLw為放大后的電流源；iL=βip;β為光電三極管的放大倍數(shù)；Rce為集電極發(fā)射極電阻；Cce為集電極發(fā)射極間電容；RL為負(fù)載電阻。由圖5--40等效電路，

可以得到負(fù)載電阻兩端的輸出電壓V0為

2.2.1

式中，，為入射光信號(hào)的角頻率，選擇合適的負(fù)載，使得，則 ,輸出電壓為

2.2.2

由上式可看出，當(dāng)輸入光信號(hào)時(shí)，由于發(fā)射結(jié)電容相對(duì)較大，造成對(duì)信號(hào)的分流，將使有效輸出信號(hào)減小。此外，電容的旁路也會(huì)減少流過的輸出電流。利用光電三極管的等效電路在計(jì)算機(jī)和分析它的時(shí)間響應(yīng)和輸出外特性是非常方便的。[5]

2.3光電三極管的特性參數(shù)

2.3.1伏安特性

圖2.3.1表示光電三極管的關(guān)系曲線。由圖可見，光電三極管在偏壓為零時(shí)，集電流為零。當(dāng)有光照時(shí)，光電三極管輸出電流比同樣光照下光電二極管的輸出電流大倍。圖中曲線還表明，在光功率等間距增大的情況下，輸出電流并不等間距增大，這是由于電流放大倍數(shù) 隨信號(hào)光電流的增大而增大所引起的。

2.3.2頻率響應(yīng)

光電三極管的頻率響應(yīng)與結(jié)的結(jié)構(gòu)及外電路有關(guān)。通常需考慮：少數(shù)載流子對(duì)發(fā)射結(jié)和收集結(jié)勢(shì)壘電容（和）的充放電時(shí)間;少數(shù)載流子渡越基區(qū)所需時(shí)間；少數(shù)載流子掃過收集勢(shì)壘區(qū)的渡越時(shí)間；通過收集結(jié)到達(dá)收集區(qū)的電流流經(jīng)收集區(qū)及外負(fù)載電阻產(chǎn)生的結(jié)壓將，使收集結(jié)電荷量改變的時(shí)間常數(shù)。于是光電三極管總響應(yīng)時(shí)間應(yīng)為上述各個(gè)時(shí)間之和。因此，光電三極管的響應(yīng)時(shí)間比光電二極管的要長的多。由于光電三極管廣泛應(yīng)用于各種光電控制系統(tǒng)，其輸入光信號(hào)多為脈沖信號(hào)，即工作在大信號(hào)或開關(guān)狀態(tài)，因而光電三極管的響應(yīng)時(shí)間或響應(yīng)頻率將是光電三極管的重要參數(shù)。[6]

為改善光電三極管的響應(yīng)頻率，從光電三極管的等效電路可知道應(yīng)盡可能減少和時(shí)間常數(shù)。一方面在工藝上設(shè)法減小結(jié)電容 . 等；另一方面要合理選擇負(fù)載電阻，減小電路時(shí)間常數(shù)。圖2.3.2給出了在不同負(fù)載電阻下，光電三極管輸出電壓的相對(duì)值與入射光調(diào)制頻率的關(guān)系。由圖可知，愈大，高頻響應(yīng)將愈差。減小可以改善頻率特性。但降低會(huì)導(dǎo)致輸出電壓下降。因此，在實(shí)際使用時(shí)，合理選擇和利用高增益運(yùn)算放大器作后級(jí)電壓放大，可得到高的輸出電壓并改善頻率響應(yīng)。此外，為改善頻率響應(yīng)，減小體積，提高增益，電路上常采用高增益.低輸入阻抗的運(yùn)算放大器與之配合。圖2.3.3（a）（b）分別表示達(dá)林頓光電晶體管的集成電路示意圖。實(shí)際使用光電三極管時(shí)常采用帶基極引線的光電三極管，并提供一定的基極電流。對(duì)無基極引線的光電三極管，則給予一定照度的背景光，使其工作于線性放大區(qū)，以得到較大的集電極電流，這將有利于提高光電三極管的頻率響應(yīng)。圖2.3.4給出了光電三極管響應(yīng)時(shí)間與集電極電流的關(guān)系，由圖可知，增加集電極電流可減小光電三極管的響應(yīng)時(shí)間，即提高光電三極管的工作頻率。[7]

與光電二極管相比較，光電三極管頻率響應(yīng)較低，不宜使用于高速，寬帶的光電探測(cè)系統(tǒng)中，但由于其響應(yīng)率高，具有電流內(nèi)增益，故在一般光電探測(cè)系統(tǒng)中仍得到廣泛應(yīng)用。

設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警器。由圖3.1（a）、（b）所示電路分別是紅外發(fā)射器和紅外接收、無線發(fā)射機(jī)的電路圖。

圖3.1（a）所示電路為紅外發(fā)射器電路。由VT1、VT2、C1以及R1等組成一個(gè)300Hz左右的自激振蕩器，其振蕩器頻率主要由時(shí)間常數(shù)R1 C1決定。紅外發(fā)射二極管串接在VT2的集電極回路中，在振蕩器振蕩過程中VT2每導(dǎo)通一次，發(fā)光二極管發(fā)光一次。R3用于限流，使VT2的電流不超過500mA。

（a）紅外發(fā)射器

（b）紅外接受無線發(fā)射機(jī)

圖3.1 遮光式紅外監(jiān)控?zé)o線報(bào)警器電路

在圖3.1（b）所示電路中，紅外就收管VD3選用選用與發(fā)射管配套的管型（光波長一致）。VD3將照射的紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并經(jīng)C2、R5加至IC1-a的反相輸入端。IC1采用雙運(yùn)放TL072（或LM358、R4558、NE5532），其同相端外接6V騙子電壓。該級(jí)的放大倍數(shù)K=20lg(R8/R5),圖示參數(shù)給出近53dB的放大量。IC1-a的輸出經(jīng)VD4、C3等整流后，以直接電壓形式加至IC1-b的反相輸入端。IC1-b與R10、R12、RP1等組成一個(gè)電壓比較器，當(dāng)VD3一直受紅外光照時(shí)，b點(diǎn)的電位Vb<Va(預(yù)先調(diào)好)，IC1-b的輸出端（⑦腳）呈高電平，VT3飽和導(dǎo)通，致使其集電極，（即IC2的④腳）呈低電平（<0.4V）。IC2與R15、R16、C4等組成一個(gè)可控多諧振蕩級(jí)，當(dāng)它的強(qiáng)制復(fù)位④腳呈低電平時(shí)，電路被強(qiáng)制復(fù)位，振蕩中止。

當(dāng)有人涉足紅外監(jiān)控區(qū)時(shí)，紅外光束被遮斷，IC1-a無信號(hào)輸入，其輸出呈低電平，則電源電壓通過R9對(duì)C3充電，致使Vb>Va, IC1-b的⑦腳呈低電平，VT3截止，則IC2的④腳通過R14接電源，呈高電位，IC2起振。其振蕩頻率f=1.44/[( R15+2 R16)C4],圖示參數(shù)的振蕩頻率約為1000Hz。

IC2輸出的音頻脈沖信號(hào)通過R17、C6加至VT4的基極。VT4與L、C9、C10等組成一個(gè)高頻振蕩器，其振蕩頻率主要取決于L、C9組成的選頻回路，調(diào)節(jié)C9，使振蕩頻率在調(diào)頻波段88-108MHz范圍內(nèi)。同時(shí)，該振蕩級(jí)在輸入脈沖信號(hào)的激勵(lì)下呈調(diào)頻振蕩狀態(tài)，這是由于VT4的集電結(jié)電容隨調(diào)制脈沖的高低電平變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。調(diào)頻載波信號(hào)通過天線發(fā)射出去。

二、藥學(xué)apd和erp各表示什么

APD是動(dòng)作電位時(shí)程。指可興奮組織或細(xì)胞受到閾上刺激時(shí)，在靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生的快速、可逆轉(zhuǎn)、可傳播的細(xì)胞膜兩側(cè)的電變化。

ERP是事件相關(guān)電位。是一種特殊的腦誘發(fā)電位，通過有意地賦予刺激以特殊的心理意義，利用多個(gè)或多樣的刺激所引起的腦的電位。它反映了認(rèn)知過程中大腦的神經(jīng)點(diǎn)生理的變化。

藥學(xué)

1專業(yè)介紹

藥學(xué)專業(yè)培養(yǎng)具備藥學(xué)學(xué)科基本理論、基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，能在藥品生產(chǎn)、檢驗(yàn)、流通、使用和研究與開發(fā)領(lǐng)域從事鑒定、藥物設(shè)計(jì)、一般藥物制劑及臨床合理用藥等方面工作的高級(jí)科學(xué)技術(shù)人才。業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求：本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)藥學(xué)各主要分支學(xué)科的基本理論和基本知識(shí)，受到藥學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和技能的基本訓(xùn)練，具有藥物制備、質(zhì)量控制評(píng)價(jià)及指導(dǎo)合理用藥的基本能力。

2實(shí)踐教學(xué)

有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)、分析化學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)基礎(chǔ)、生物化學(xué)基礎(chǔ)、藥物化學(xué)基礎(chǔ)、藥劑學(xué)、藥物分析、藥理學(xué)基礎(chǔ)、藥事管理、臨床醫(yī)學(xué)概論、醫(yī)院藥房見習(xí)、制劑室見習(xí)、藥廠見習(xí)、藥檢所見習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等，以及各校的主要特色課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)。

3培養(yǎng)目標(biāo)

培養(yǎng)掌握藥學(xué)的基本理論和專業(yè)技能，從事藥品生產(chǎn)、檢驗(yàn)、一般藥物制劑和臨床合理用藥的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用性專門人才。

4培養(yǎng)要求

本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)藥學(xué)各主要分支學(xué)科的基本理論和基本知識(shí)，受到藥學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和技能的基本訓(xùn)練，具有藥物制備、質(zhì)量控制評(píng)價(jià)及指導(dǎo)合理用藥的基本能力。

5專業(yè)能力

1．掌握藥劑學(xué)、藥理學(xué)、藥物化學(xué)和藥物分析等學(xué)科的基本理論、基本知識(shí)；

2．掌握主要藥物制備、質(zhì)量控制、藥物與生物體相互作用、藥效學(xué)和藥物安全性評(píng)價(jià)等基本方法和技術(shù)；

3．具有藥物制劑的初步設(shè)計(jì)能力、選擇藥物分析方法的能力、新藥藥理實(shí)驗(yàn)與評(píng)價(jià)的能力、參與臨床合理用藥的能力；

4．熟悉藥事管理的法規(guī)、政策與營銷的基本知識(shí)；

5．了解現(xiàn)代藥學(xué)的發(fā)展動(dòng)態(tài)；

6．掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢的基本方法，具有一定的科學(xué)研究和實(shí)際工作能力。

三、流式細(xì)胞儀熒光檢測(cè)pmt接收器和apd接收器的區(qū)別

這兩個(gè)是在結(jié)構(gòu)和機(jī)理上完全不同的裝置，不過目的都是一樣的，都是把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。

PMT是photomultiplier tubes 的縮寫，字面意思就是光電倍增管。光子從PMT的一端進(jìn)入，PMT內(nèi)部的陰極端把光子轉(zhuǎn)化為電子，通過逐級(jí)擴(kuò)增的方式，把信號(hào)放大。然后轉(zhuǎn)給信號(hào)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，再輸送到電腦。

APD是avalanche photodiode的縮寫，這個(gè)裝置采用的是“雪崩擴(kuò)增”模式來放大信號(hào)。

兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)。PMT的敏感性比較好，所以主流流式細(xì)胞儀的熒光檢測(cè)探頭一般都采用PMT。不過成本比較高。而APD的造價(jià)低廉，體積小。所以一般用在FSC的探頭。

四、3. 分析比較以下幾種光電檢測(cè)器件的異同：硅光電池，光電二極管（PIN），雪崩光電二極管（APD）。主要從以

簡(jiǎn)單說，都可以產(chǎn)生光生電流，把光變成電。

硅光電池：主要是能量轉(zhuǎn)化，一般工作于可見光波段，把光能轉(zhuǎn)化為電能，單晶硅18%左右，

多晶硅16%左右，一般不會(huì)考慮信噪比；

PIN: 用于光至電信號(hào)轉(zhuǎn)換，通訊中常用，主要的有工作于850nm波段和1100nm-1650nm波段的，

轉(zhuǎn)化效率一般在0.85A/W左右，信噪比可以做到很高，這個(gè)過程中的噪聲主要是熱噪聲；

APD:和PIN相比，多了一個(gè)雪崩增益區(qū)，可以發(fā)大光生電流，從而提高轉(zhuǎn)化效率，但是雪崩增益

本身也會(huì)產(chǎn)生噪聲。

以上就是關(guān)于APD的工作原理相關(guān)問題的回答。希望能幫到你，如有更多相關(guān)問題，您也可以聯(lián)系我們的客服進(jìn)行咨詢，客服也會(huì)為您講解更多精彩的知識(shí)和內(nèi)容。