Este circuito fotodiodo funciona?

Oli usou este circuito

em uma resposta, e também aparece muito nas imagens do Google. Mas isso funciona? Se isso acontecer, uma explicação teórica será bem-vinda.

De acordo com isso, o fotodiodo de fato produz uma corrente mesmo quando há zero volts; é a corrente de curto-circuito . Observe que a direção de referência de no diagrama da pergunta é oposta à de I S C do diodo, portanto a tensão de saída é:$I_S$$I_{SC}$

$V_{OUT} = - I_S \cdot R_F = I_{SC} \cdot R_F$

Eu encontrei o acima aqui .

Uma pergunta razoável a ser feita é como uma corrente pode ser produzida com tensão zero ?

Lembre-se de que existe um campo E interno na região de depleção, mesmo quando os terminais do diodo estão em curto. Resumidamente, os EHPs gerados por luz nas proximidades da região de depleção são separados pelo campo E, resultando no acúmulo de carga nos lados P e N (é assim que o é desenvolvido). Um curto-circuito permite que uma corrente restaure o equilíbrio de carga.$V_{OC}$

editado após a resposta de Alfred

O amplificador inversor clássico é assim:

O fotodiodo criará uma corrente, o que causará uma queda de tensão no resistor. Um opamp com feedback negativo tentará tornar as duas entradas iguais, portanto a entrada inversora será de 0 V e a corrente através do resistor criará uma tensão de saída positiva.

Por que eu pensei que o outro circuito não funcionaria? Se o diodo cria uma corrente, você supõe que há uma queda de tensão também. Então a tensão na entrada inversora seria maior que zero, e o opamp, tentando corrigir isso, veria sua saída descer até o trilho negativo.

No entanto, o gráfico de Alfred mostra que a entrada pode ser reduzida a 0 V pela saída. Isso requer que a tensão no diodo possa cair para zero, enquanto ainda houver corrente. Aqui está outro gráfico, deste documento , que confirma a resposta de Alfred:

O circuito em sua resposta depende do efeito fotoelétrico para amplificar a fotocorrente produzida pelo diodo com um amplificador de transimpedância.

O circuito em sua pergunta depende do efeito fotovoltaico, mas a direção atual está incorreta (considere uma célula solar com um único diodo) e só faz sentido com ganho finito (por exemplo, com um resistor em série com o cátodo). Há também uma fonte de fotocorrente implícita em paralelo com o diodo.

Não sei até que ponto um fotodiodo seria eficiente como fonte fotovoltaica, mas suspeito que não muito.

EDITAR

Pensando bem, R1 não é necessário, pois mesmo que o diodo esteja em curto, a fotocorrente continuará a fluir (novamente, considere um curto-circuito em uma célula solar).

Tive a idéia de circuito abaixo no circuito p253 J, "Art of Electronics", versão 1989. Nota de aplicação afiada também usa um resistor no + Vin para um amplificador operacional e fototransistor, mas não explica o que faz.

Testei o circuito abaixo com e sem o resistor inferior: não pude ver nenhum efeito quando puxei o curto sobre o resistor inferior: nem mesmo uma alteração no ganho. Estou testando pulsos de nível de luz muito baixo, usando diodos regulares de 850 nm e 830 nm como "fotodiodos". Tive uma detecção muito melhor quando o "fotodiodo" foi revertido dos diagramas nesta página. Provavelmente isso é importante apenas em níveis de pouca luz (menos de 1 mW / cm ^ 2). Quando o diodo foi orientado como mostrado nesta página, a saída não foi invertida, em contradição com os comentários de todos. Talvez os fabricantes de fotodíodos declarem a orientação invertida do que realmente é. Um capacitor de 0,0001 a 0,0047 uF sobre o resistor de feedback ajudou a reduzir os picos nos pulsos, mas piorou os picos em níveis de luz muito baixos.

O uso de um fototransistor de 880 nm com polarização traseira com o amplificador operacional (fig. 13 na nota de aplicação afiada) com um diodo de 830 nm que fornece luz funcionou cerca de 10 vezes melhor em níveis baixos de luz do que o LED simples de 830 nm como detector se os pulsos fossem mais cerca de 1 ms e se um capacitor sobre o resistor de retaguarda foi usado. Parece que é possível detectar 0,01 mW / cm ^ 2.

O amplificador operacional é JFET para correntes de entrada muito baixas.

Não tenho certeza se isso ajuda, mas acabei de testar o circuito abaixo em uma placa de ensaio e funciona bem. A sensibilidade não é grande, precisa de um pouco de luz para registrar qualquer coisa e a resposta não é linear, mas definitivamente mede quanta luz o led branco está brilhando nele. A resistência afeta a sensibilidade, mais resistência = mais sensível - ajustei até ficar do jeito que eu queria, algo em torno de 100k-300k, eu acho.

A tensão na saída atinge cerca de 4V, mas acho que é uma limitação do LM358.