Chute de tension photodiode : à quoi s'attendre
Il n'y a pas de "chute de tension typique" unique aux bornes d'une photodiode car son mode de fonctionnement et le contexte circuit définissent la tension. Les deux modes fondamentaux se comportent différemment :
1. Mode photovoltaïque (Biais nul / Court-circuit)
- La photodiode fonctionne comme source de courant. Tension aux bornes proche de zéro (chargée par masse virtuelle amplificateur transimpédance ou mesure courant court-circuit).
- Chute tension ≈ 0 V (par conception).
- Sortie : Courant court-circuit ISC ∝ irradiance. Linéaire sur 7–9 décades.
2. Mode photoconductif (Biais inverse)
- Tension inverse (VR) appliquée (typiquement 5–50 V pour Si, jusqu'à 200 V pour APD).
- Chute tension = VR appliquée (moins faible chute IR résistance série).
- Avantages : Capacité jonction plus faible → bande passante plus large ; région déplétion plus large → meilleur rendement quantique grandes longueurs d'onde.
- Courant obscurité augmente avec VR et température.
3. Biais direct (Rare pour détection)
- Si polarisée direct (> ~0,6–0,7 V pour Si), agit comme diode classique + offset photocourant.
- Chute tension ≈ 0,6–0,8 V (dépendante température).
- Utilisé dans certaines topologies détection température ou récupération énergie, pas détection standard.
Ce qui compte vraiment pour la conception
Ne concevez pas autour de "chute tension". Concevez autour de :
- Responsivité (A/W) : Courant par puissance optique à longueur d'onde d'intérêt.
- Courant obscurité (ID) : Fuite à VR et température d'usage. Définit plancher bruit (bruit grenaille).
- Capacité (CJ) : Détermine bande passante avec amplificateur transimpédance (ATI) : f3dB ≈ 1/(2π RF CJ).
- Tension claquage (VBR) : Tension inverse max sûre.
- Puissance équivalente bruit (NEP) : Puissance optique minimum détectable.
Valeurs typiques (PIN Silicium, 25°C)
| Paramètre | Plage typique |
|---|---|
| VBR | 30–200 V |
| CJ @ 0 V | 10–50 pF (petite surface), 100–500 pF (grande surface) |
| CJ @ 10 V | 2–10 pF (petite), 20–100 pF (grande) |
| ID @ 10 V | 1–10 nA (petite), 10–100 nA (grande) |
| Responsivité @ 900 nm | 0,5–0,65 A/W |
En résumé : Dans un circuit ATI propre, la tension photodiode est clouée près de 0 V (photovoltaïque) ou à votre biais inverse choisi. La "chute" est ce que vous appliquez ou que l'ampli impose — pas une propriété diode intrinsèque comme un Vf direct.