PSD位置传感器资料

简单介绍位置灵敏探测器PSD(PositionSensitiveDevice)属于半导体器件,一般做成PN结构,具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快和配置电路简单等优点。其工作原理是基于横向光电效应。作为新型器件,PSD已经被广泛应用在位置坐标的精确测量上,如:兵器制导和跟踪、工业自动控制、或位置变化等技术领域上位置灵敏探测器的详细介绍位置灵敏探测器PSD(PositionSensitiveDevice)属于半导体器件,一般做成PN结构,具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快和配置电路简单等优点。其工作原理是基于横向光电效应。作为新型器件,PSD已经被广泛应用在位置坐标的精确测量上,如:兵器制导和跟踪、工业自动控制、或位置变化等技术领域上.分节PSD这类PSD的基底通常分成两节或四节（分别对应一维或二维测量）。如果光斑停在中心位置，对称的光斑会在所有的节上产生相等的光电流。通过简单测量各节的输出电流，可以得到相对的位置信息。由于各单元之间超强的响应匹配，它们提供的位置分辨率优于0.1um，精确度也比横向效应的PSD高。与横向效应PSD不同的是，分节PSD的位置分辨率与系统的信噪比无关，因此它可以探测非常微弱的光信号。它们展示了基于时间和温度条件下的超强稳定性，以及脉冲应用所需的快速时间效率。然而，它们也受一些因素的限制，比如光斑必须在任何时间叠加在所有的节上，它不能小于各节之间的条带宽度。同时，正确的测量、均匀的光斑密度分配也是很重要的。它们是调零应用和光束准直应用的优秀器件。分节PSD产品包括二像素系列，四像素系列，紫外增强型系列横向效应PSD横向效应PSD采用连续的平面扩散型光电二极管，没有条带或盲区。这类PSD直接读出整个有效区域下的光斑位移量。在探测器有效区域上，光斑的位置和密度信息与模拟输出量直接成正比，通过这一输出就可以获得位移量。照在有效区域上的光斑会产生光电流，光电流流过入射点，穿过电阻层，进入接触层。入射点与接触层之间的电阻与光电流成反比。当光斑正好照到器件中央位置，会产生相同的电流信号。当在有效区域上移动光斑，接触层产生的电流大小，会确定光斑正确的瞬态位置。这些电信号与从中心到光斑的位置成比例关系。横向效应光电二极管的主要优势在于它们宽的动态范围。它们能测量到探测器边缘的所有光斑位置。它们与光斑形状、密度分布无关，而这一点会影响分节光电二极管的位置读取。输入的光束可以是任何的尺寸和形状，这是因为电气输出信号由光斑位置重心指示，而输出与到中心的位移量成正比。器件的位置分辨率优于0.5um。分辨率取决于探测器/电路信号与噪声的比值。两种横向效应PSD：二元横向结构和四元横向结构。所有的结构都可以以一维和二维形式排列。二元横向PSD：它有两个电阻层，一个在光电二极管顶部，另一个在底部。在每一层，光电流都被分成两部分。这种结构能分辨小于0.5um的光斑移动，并且有非常小的位置探测误差，几乎可以到有效区域的边界。它们也展示了在整个有效区域上良好的位置线性度。四元横向PSD：只有一个电阻层，针对一维或二维感应时，光电流被分别分成两部分或四部分。与二元横向型相比，这些器件在离中心较远处的位移非线性较大，即较大的位置探测误差一维PSD探测器一维PSD探测出一个亮点移动在它的在一个唯一方向的表面。入射光引起的光电流流经设备，作为输入偏压电流被划分成二个输出电流。输出电流的分布显示出探测器的光斑的位置。一维探测器从2.5*0.6mm2'---60.0*3.0mm2'可选，上升时间为0.3us---4.5us。二维PSD探测器二维PSD探测器在其的方形的表面上的一个入射光斑点位置。入射光引起的光电流流经设备，作为二个输入电流和二个输出电流。输出电流的分布显示一个维度(y)的光斑的位置和输入电流的分布显示另一个维度(y)的光斑的位置。二维探测器从2.0*2.0mm2'---45.0*45.0mm2'可选，上升时间为0.3us---7us。另外，还提供带信号处理电路的高线性二维PSD探测器，面积可达10*10mm2'。产品系列四象限位置传感器二维位置传感器灵敏度高，暗噪声低，灵敏度高，暗噪声低，用于高精度中心位置位置分辨率好，适用于测量高精度二维位置测量应用领域应用领域激光准直位移、水平度测量中心位置校准三维形貌测量PSDPSD（PositionSensitiveDetectors）是一种能测量光点在探测器表面上连续位置的光学探测器。PSD由P衬底、PIN光电二极管及表面电阻组成。与CCD探测器相比，PSD有诸多优点，如位置分辨率高，响应速度快和处理电路简单等。另外，位置信号与落在探测器上的光斑形状无关。PSD●位置分辨率高●光谱响应宽●响应速度快●位置和光强同时测量●不受光斑的约束●可靠性高●光学位置和角度的探测●光学遥测系统●位移和振动测量●激光对中和准直●距离测试●人类运动姿态分析1如图1截面图所示，PSD由在平面硅衬底上的三层组成：P型层在表面，N型层在另一面，I层在它们中间。落在PSD上的入射光转换成光电子后由P型层上两端电极探测并形成光电流。图12当一束光落在PSD上，相应于光能量的电荷在入射点产生，电荷通过P型电阻层被电极收集。P型层是均匀一体的电阻层，被电极收集到的光电流与入射点和电极间距成反比。由此可得出如下公式：I1和I2是电极的光电流，L和I0分别代表电极间距和总光电流。图2２当PSD几何中心设定为坐标原点：01)21(21IxLIA-=----------（1）02)21(21IxLIA+=----------（2）LxIIIIA22112=+-----------（3）AAxLxLII2221+-=----------（4）当PSD一端设定为坐标原点：01ILxLIB-=----------（5）02ILxIB=-----------（6）LLxIIIIB-=+-22112----------（7）BBxxLII221-=----------（8）由公式（3），（4），（7），（8）显示，不同的比率可得出相应的与光能量无关的入射光点的位置。3PSDPSD分两种类型：一维PSD（称1D-PSD）和两维PSD（称2D-PSD）探测器，图3a是1D-PSD的结构图。ab图3图3b是1D-PSD的等效电路图。由于有寄生Cj和Rp，它们的时间常数决定了PSD的响应速度。通过集成电路处理，1D-PSD可用于探测100ps脉冲宽度的激光光斑。42D-PSD2D-PSD是一种改进型四侧面结构，包括改进敏感面和电极。另外，器件暗电流小，响应速度高和设置偏压容易，边缘畸变小。图55PSD光敏面上光点位置可由如下公式得出：这里X1和X2代表每一电极输出信号（光电流），x是光点位置坐标。LxXXXX22112=+-图6３LxYYXXYXYX2)()(21212112=++++-+LyYYXXYXYX2)()(21211122=++++-+图7图8是1D-PSD直流处理电路原理图。Vr是偏置电压。我司可提供1D-PSD和2D-PSD信号处理电路。1D-PSD，2D-PSD分别是1D-PSD和2D-PSD非调制信号处理板。只要简单地把处理板连接电源，位置信号就能精确得到。PSDPSD●PSD-1315（1D-PSD）有效光敏面1.3×15mm分辨率0.1μm光谱响应范围380～1100nm响应时间0.8μs工作温度-10～60℃４●PSD-0220（1D-PSD）有效光敏面2.0×20mm分辨率1μm光谱响应范围380～1100nm响应时间1us工作温度-10～60℃●PSD-2534（1D-PSD）有效光敏面2.5×34mm分辨率1μm光谱响应范围380～1100nm响应时间5μs工作温度-10～60℃●PSD-1010（2D-PSD）有效光敏面10×10mm分辨率1μm光谱响应范围380～1100nm响应时间0.8μs工作温度-10～60℃●PSD-1515（2D-PSD）有效光敏面15×15mm分辨率1μm光谱响应范围380～1100nm响应时间0.8μs工作温度-10～60℃●PSD-2121（2D-PSD）有效光敏面21×21mm分辨率2μm光谱响应范围380～1100nm响应时间1μs工作温度-10～60℃●PSD-2727（2D-PSD）有效光敏面27×27mm分辨率2μm光谱响应范围380～1100nm５响应时间2μs工作温度-10～60℃●PSD-6060（2D-PSD）有效光敏面60×60mm分辨率8μm光谱响应范围380～1100nm响应时间5μs工作温度-10～60℃