定义
通常是光电二极管的线性阵列,作为紧凑型器件提供。
光电二极管通常用作单个器件,单个光电二极管集成在一个外壳中。 然而,也有光电二极管阵列,有时只有一个芯片上放置几个,但通常有数百甚至数千个光电二极管。 通常,这样的数组是一维的,但也有矩形甚至正方形的二维数组。
光电二极管芯片可以包含额外的电子元件,例如用于放大光电流信号。 在最简单的情况下,芯片仅包含光电二极管,有时所有阴极都连接到公共引脚,阳极连接到单独的引脚。
图1:一维和二维光电二极管阵列。来源:卓越科技
虽然可能大多数光电二极管阵列不包含额外的光学元件,但除了可能带有抗反射涂层外,有些还配备了微透镜。 这些可以让一个人从某个方向收集更多的光。
更一般的术语是光电探测器阵列和焦平面阵列。 原则上,可以集成其他类型的光电探测器,尽管光电二极管是最常见的。
还有专门的驱动电路,可以连接到光电二极管阵列。
并行读出
与CMOS或CCD传感器芯片相比,来自单个光电二极管的信号通常以并行方式读出,即所有光电二极管同时使用单独的导线读取。 这种方法允许以非常高的速度读取信号。
光电二极管阵列的应用
下面解释了光电二极管a阵列的一些典型应用:
关于位置感测,另请参阅有关位置敏感探测器的文章!
- 可以使用这样的设备作为位置传感器。 光束(例如激光束)撞击阵列的线性位置可以从光电流的分布中推断出来。 对于小范围的位置,由两个二极管组成的简单平衡检波器可能就足够了,但长光电二极管阵列允许在更大的范围内进行位置测量。
- 通过扫描一维阵列的“观察方向”,人们可以获得二维图像 - 例如,速度可能高于使用二维CMOS传感器的速度。 或者,可以使用二维光电二极管阵列。
- 结合衍射光栅(可能还有一些额外的光学器件,如透镜),光电二极管阵列可以用作光谱仪:不同的波长分量被发送到不同的二极管。 例如,该原理可用于光学相干断层扫描的紧凑型设备。
- 通过将这种阵列与闪烁体晶体相结合,可以获得用于X射线或伽马辐射的空间分辨探测器,例如用于工业检查目的。
光电二极管阵列的重要特性
根据应用的不同,光电二极管阵列的不同特性可能是相关的:
- 光电二极管的类型基本上决定了获得的光谱响应。 硅二极管是最常见的,主要用于可见光。 其他则基于砷化镓(GaAs)或锗(Ge)光电二极管,用于红外应用。
- 它们的尺寸和量子效率决定了响应度和(与电子噪声源一起)灵敏度,即可以检测到的低光水平。 为了获得最高的响应度,可以使用带有雪崩光电二极管的阵列。 有效区域之间的距离也很重要,因为它们之间的任何“死区”都会导致可检测光的损失。
- 对于某些应用,响应度的高均匀性和像素之间的低串扰至关重要。
- 高读出速度可能取决于使用具有低电容的快速光电二极管。
- 光电二极管阵列有多种外壳可供选择,例如 PCB 安装、DIP 或 SMD/SMT 类型。