光電探測器電路用于對光電轉換器件輸出的微弱電壓或電流信號進行放大、處理和整形輸出。對于不同探測用途而采用的光電轉換器件不同，與之配合使用的光電探測器電路性能也因此而不同。如果用來進行光電轉換，則重點考慮的是器件的光電轉換效能和匹配方式。這里介紹一種用雪崩光電二極管(APD)與光電探測器電路匹配使用的最佳方法。針對如何提高光電信號前置放大器信噪比這一關鍵問題，進行了分析和實踐。在設計電路過程中，除了電路結構的考慮外，對工藝的考慮也是必須的。由于電路結構設計、工藝設計考慮周全，設計的光電探測器電路信噪比高。這里還介紹通過用自制的噪聲發(fā)生器對光電探測器電路進行定量的分析，測算出探測器的增益和信噪比。該研究是設計滿足各種光電信號轉換電路的一個重要步驟。
1 器件的選擇
1．1 提高APD的光電轉換效能
雪崩光電二極管(Aualanche Photo Diode，APD)的光電轉換效能主要是對信號有倍增作用，它比一般光電二極管的功率電平所產生的響應高幾十或幾百倍。倍增與偏壓有關，反偏壓越大，倍增G也越大，如圖1所示。一旦電壓達到某個值，APD會被擊穿，此電壓就是雪崩電壓VB。設置APD的工作點一般略小于VB，如圖2所示。
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未調制時，由平均光通量P0所產生的散粒噪聲引起的電流波動Ic可表示為：
對噪聲源模型的特征和噪聲進行分析。當信號光強度取最大振幅值Pmax時，電流值Jsmax為： |
以及結型場效應管噪聲主要導電溝道的電阻所產生的溝道熱噪聲：
還有幾種柵極感應噪聲、柵極散粒噪聲、1／f噪聲。由于高頻等因素，在一般情況下可以忽略不計。
由此，得到了圖4相應的簡化噪聲等效電路，如圖5所示。同樣可以將式(2)寫成電流表示形式：
由圖5可知：
由于實際電路中1／R2≤ω2(Co+Ci)2，所以1／R2可以不計。將|Y|2=ω2(Co+Ci)2代入式(3)，并將式(2)代入式(3)，得：
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2 光電探測器電路設計 推薦廠商
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