二維PSD位置傳感器 PCB封裝 PSD-W203

二維PSD位置傳感器 PCB封裝 PSD-W203

PSD（Position Sensitive Detectors）是一種能測量光點在探測器表面上連續位置的光學探測器。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有諸多優點，如位置分辨率高，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。
我公司可提供各種精度和規格尺寸的PSD探測器。
特點
●位置分辨率高
●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
●位移和振動測量
●激光對中和準直
●距離測試
●人類運動姿態分析

工作原理與PSD特點
1 結構
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幾何中心設定為坐標原點：
----------（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的結構圖。





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是一種改進型四側面結構，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非調制信號處理板。只要簡單地把處理板連接電源，位置信號就能得到。
本所研制開發了調制信號處理電路，數據可以液晶顯示，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℃