二維PSD位置傳感器 PCB封裝儀器儀表

二維PSD位置傳感器 PCB封裝儀器儀表

PSD（Position Sensitive Detectors）是一種能測量光點在探測器表面上連續(xù)位置的光學探測器。PSD由P襯底、PIN光電二極管及表面電阻組成。與CCD探測器相比，PSD有諸多優(yōu)點，如位置分辨，響應速度快和處理電路簡單等。另外，位置信號與落在探測器上的光斑形狀無關(guān)。

我公司可提供各種精度和規(guī)格尺寸的PSD探測器。

特點

●位置分辨

●光譜響應寬

●響應速度快

●位置和光強同時測量

●不受光斑的約束

●性高

應用范圍

●光學位置和角度的探測

●光學遙測系統(tǒng)

●位移和振動測量

●激光對中和準直

●距離測試

●人類運動姿態(tài)分析

工作原理與PSD特點

1 結(jié)構(gòu)

如圖1截面圖所示，PSD由在平面硅襯底上的三層組成：P型層在表面，N型層在另一面，I層在它們中間。落在PSD上的入射光轉(zhuǎn)換成光電子后由P型層上兩端電極探測并形成光電流。

圖1

2 原理

當一束光落在PSD上，相應于光能量的電荷在入射點產(chǎn)生，電荷通過P型電阻層被電極收集。P型層是均勻一體的電阻層，被電極收集到的光電流與入射點和電極間距成反比。

由此可得出如下公式：I1和I2是電極的光電流，L和I0分別代表電極間距和總光電流。

圖2

當PSD幾何設定為坐標原點：

----------（1） ----------（2）

----------（3） ----------（4）

當PSD一端設定為坐標原點：

----------（5） -----------（6）

----------（7） ----------（8）

由公式（3），（4），（7），（8）顯示，不同的比率可得出相應的與光能量無關(guān)的入射光點的位置。

3一維PSD

PSD分兩種類型：一維PSD（稱1D-PSD）和兩維PSD（稱2D-PSD）探測器，圖3a是1D-PSD的結(jié)構(gòu)圖。

a b

圖 3

圖3b是1D-PSD的等效電路圖。由于有寄生Cj和Rp，它們的時間常數(shù)決定了PSD的響應速度。通過集成電路處理，1D-PSD可用于探測100ps脈沖寬度的激光光斑。

4 2D-PSD

2D-PSD是一種改進型四側(cè)面結(jié)構(gòu)，包括改進敏感面和電極。另外，器件暗電流小，響應速度高和設置偏壓容易，邊緣畸變小。

圖 5

5 轉(zhuǎn)換公式

PSD光敏面上光點位置可由如下公式得出：這里 X1和X2代表每一電極輸出信號（光電流），x是光點位置坐標。

圖 6

圖 7

6 電路

圖8是1D-PSD直流處理

電路原理圖。Vr是偏置電壓。

圖8

7 PSD處理電路

我所可提供1D-PSD和2D-PSD信號處理電路。1D-PSD，2D-PSD分別是1D-PSD和2D-PSD非調(diào)制信號處理板。只要簡單地把處理板連接電源，位置信號能得到。

本所研制開發(fā)了調(diào)制信號處理電路，數(shù)據(jù)可以液晶顯示，可以通過RS232口與計算機通訊。

本所還具有PSD應用整機開發(fā)的實力。

PSD探測器

●W101（1D-PSD）

光敏面 1×3mm

分辨率 0.1μm

光譜響應范圍 380～1100nm

響應時間 0.5μs

工作溫度 -10～60℃

●W203（2D-PSD）

光敏面 21×21mm

分辨率 2μm

光譜響應范圍 380～1100nm

響應時間 1μs

工作溫度 -10～60℃