Vishay Siliconix
Si4166DY
N-Channel 30-V (D-S) MOSFET
FEATURES
?Halogen-free
?TrenchFET ? Power MOSFET
?100 % R g and UIS Tested APPLICATIONS
? Low-Side DC/DC Conversion
- Notebook PC - Gaming
PRODUCT SUMMARY
V DS (V)R DS(on) (Ω)I D (A)a Q g (Typ.)30
0.0039 at V GS = 10 V 30.521.5 nC
0.0055 at V GS = 4.5 V
25.6
Notes:
a.Based on T C = 25 °C.
b.
Surface Mounted on 1" x 1" FR4 board.c.t = 10 s.
d.Maximum under Steady State conditions is 80 °C/W.
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS T A = 25 °C, unless otherwise noted
Parameter S ymbol Limit Unit
Drain-Source Voltage V DS 30
V
Gate-Source Voltage V GS ± 20
Continuous Drain Current (T J = 150 °C)T C = 25 °C I D
30.5A
T C = 70 °C 24.5
T A = 25 °C 20.5b, c T A = 70 °C 16.5b, c
Pulsed Drain Current I DM 70
Continuous Source-Drain Diode Current
T C = 25 °C I S 5.9
T A = 25 °C 2.7b, c
Single Pulse Avalanche Current L = 0.1 mH
I AS 30
Avalanche Energy E AS 45
mJ Maximum Power Dissipation T C = 25 °C P D 6.5W
T C = 70 °C 4.2
T A = 25 °C 3.0b, c T A = 70 °C 1.9b, c
Operating Junction and Storage T emperature Range T J , T stg - 55 to 150
°C THERMAL RESISTANCE RATINGS
Parameter S ymbol Typical Maximum Unit
Maximum Junction-to-Ambient b, d
t ≤ 10 s R thJA 3441°C/W
Maximum Junction-to-Foot (Drain)Steady State R thJF 1519
Vishay Siliconix
Si4166DY
Notes:
a. Pulse test; pulse width ≤ 300 μs, duty cycle ≤ 2 %
b. Guaranteed by design, not subject to production testing.
Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.
SPECIFICATIONS T J = 25 °C, unless otherwise noted
Parameter S ymbol Test Conditions Min. Typ.Max.Unit
Static
Drain-Source Breakdown Voltage V DS V GS = 0 V , I D = 250 μA
30
V V DS Temperature Coefficient ΔV DS /T J I D = 250 μA
31mV/°C V GS(th) T emperature Coefficient ΔV GS(th)/T J - 5.4
Gate-Source Threshold Voltage V GS(th)V DS = V GS , I D = 250 μA 1.2 2.4V Gate-Source Leakage
I GSS V DS = 0 V , V GS = ± 20 V ± 100nA Zero Gate Voltage Drain Current I DSS V DS = 30 V , V GS = 0 V 1μA V DS = 30 V, V GS = 0 V, T J = 55 °C
10
On-State Drain Current a
I D(on) V DS ≥ 5 V , V GS = 10 V 30
A Drain-Source On-State Resistance a R DS(on)V GS = 10 V, I D = 15 A 0.00320.0039ΩV GS = 4.5 V , I D = 10 A 0.00450.0055
Forward T ransconductance a g fs
V DS = 15 V , I D = 15 A
65
S
Dynamic b
Input Capacitance C iss V DS = 15 V , V GS = 0 V , f = 1 MHz
2730pF
Output Capacitance
C oss 540Reverse Transfer Capacitance C rss 205Total Gate Charge Q g V DS = 15 V , V GS = 10 V , I
D = 10 A 42.565nC V DS = 15 V , V GS = 4.5 V , I D = 10 A 21.533
Gate-Source Charge Q gs 6.9Gate-Drain Charge Q gd 7.1Gate Resistance R g f = 1 MHz
0.2
0.8 1.6Ω
Turn-On Delay Time t d(on) V DD = 15 V , R L = 1.5 Ω
I D ? 10 A, V GEN = 4.5 V , R g = 1 Ω
3050ns Rise Time
t r 1935Turn-Off Delay Time t d(off) 3560Fall Time
t f 1530Turn-On Delay Time t d(on) V DD = 15 V , R L = 1.5 Ω I D ? 10 A, V GEN = 10 V , R g = 1 Ω1224Rise Time
t r 918Turn-Off Delay Time t d(off) 2950Fall Time
t f
9
18
Drain-Source Body Diode Characteristics Continuous Source-Drain Diode Current I S T C = 25 °C
5.9A Pulse Diode Forward Current a I SM 70Body Diode Voltage
V SD I S = 3 A
0.74 1.1V Body Diode Reverse Recovery Time t rr I F = 10 A, dI/dt = 100 A/μs, T J = 25 °C
2855ns Body Diode Reverse Recovery Charge Q rr 2142
nC Reverse Recovery Fall Time t a 15ns
Reverse Recovery Rise Time
t b
13
Output Characteristics
On-Resistance vs. Drain Current and Gate Voltage
Gate Charge
Transfer Characteristics
On-Resistance vs. Junction Temperature
Single Pulse Power
Threshold Voltage
Vishay Siliconix
Si4166DY
TYPICAL CHARACTERISTICS 25°C, unless otherwise noted
* The power dissipation P D is based on T J(max) = 150 °C, using junction-to-case thermal resistance, and is more useful in settling the upper dissipation limit for cases where additional heatsinking is used. It is used to determine the current rating, when this rating falls below the package limit.
Current Derating*
Power Derating, Junction-to-Foot
Power, Junction-to-Ambient
Vishay Siliconix
Si4166DY
TYPICAL CHARACTERISTICS 25°C, unless otherwise noted
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Vishay
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功率场效应晶体管MOSFET 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET （Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。 按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET），本文主要以VDMOS 器件为例进行讨论。 功率MOSFET为多元集成结构，如国际整流器公司（International Rectifier）的HEXFET 采用了六边形单元；西门子公司（Siemens）的SIPMOSFET采用了正方形单元；摩托罗拉公司（Motorola）的TMOS采用了矩形单元按“品”字形排列。 2.2功率MOSFET的工作原理 截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1 反偏，漏源极之间无电流流过。 导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少子—电子吸引到栅极下面的P区表面 当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。 2.3功率MOSFET的基本特性
双极型晶体管
双极型晶体管又称三极管。电路表示符号： Ｂ Ｊ Ｔ 。根据功率的不同具有不同的外形结构。
（ａ ）小功率管 （ｂ ）小功率管 （ｃ ）中功率管 （ｄ ）大功率管
1
双极型晶体管的几种常见外形
一. 基本结构
由两个掺杂浓度不同且背靠背排列的PN结组成， 根据排列方式的不同可分为NPN型和PNP型两种,每个 PN结所对应区域分别称为发射区、基区和集电区。
C NPN型 B
基极
集电极
集电极
C P N P E
2
N P N E 发射极
PNP型
B
基极 发射极
C B IB E
IC B IE IB
C
IC
E
IE
NPN型三极管
PNP型三极管
制成晶体管的材料可以为Si或Ge。
3
集电区： 面积较大
C N P N E
集电极
基区：较薄， 掺杂浓度低
基极
B
发射区：掺 杂浓度较高
4
发射极
C N P N E
集电极
集电结
Ｂ Ｊ Ｔ 是非线性元 件，其工作特性与其 工作模式有关： 当Ｅ Ｂ 结加正偏，Ｃ Ｂ 结 加反偏时， Ｂ Ｊ Ｔ 处于放 大模式；
基极
B
发射结 发射极
当Ｅ Ｂ 结和Ｃ Ｂ 结均加正偏时， Ｂ Ｊ Ｔ 处于饱和模式； 当Ｅ Ｂ 结加零偏或反偏、Ｃ Ｂ 结加反偏时， Ｂ Ｊ Ｔ 处于截止 模式。 Ｂ Ｊ Ｔ 主要用途是对变化的电流、电压信号进行放大， 饱和模式和截止模式主要用于数字电路中。
5
PIN光电二极管 1. 工作原理 在上述的光电二极管的PN结中间掺入一层浓度很低的N型半导体，就可以增大耗尽区的宽度，达到减小扩散运动的影响，提高响应速度的目的。由于这一掺入层的掺杂浓度低，近乎本征（Intrinsic）半导体，故称I层，因此这种结构成为PIN光电二极管。I层较厚，几乎占据了整个耗尽区。绝大部分的入射光在I层内被吸收并产生大量的电子-空穴对。在I层两侧是掺杂浓度很高的P型和N型半导体，P层和N层很薄，吸收入射光的比例很小。因而光产生电流中漂移分量占了主导地位，这就大大加快了响应速度。 通过插入I层，增大耗尽区宽度达到了减小扩散分量的目的，但是过大的耗尽区宽度将延长光生载流子在耗尽区内的漂移时间，反而导致响应变慢，因此耗尽区宽度要合理选择。通过控制耗尽区的宽度可以改变PIN观点二极管的响应速度。 2. PIN光电二极管的主要特性 (1) 截止波长和吸收系数 只有入射光子的能量 PIN型光电二极管 也称PIN结二极管、PIN二极管，在两种半导体之间的PN结，或者半导体与金属之间的结的邻近区域，在P区与N区之间生成I型层，吸收光辐射而产生光电流的一种光检测器。具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。 目录 PIN型光电二极管的结构 PIN结的导电特性 PIN型光电二极管的主要参数 PIN型光电二极管的典型应用
PIN型光电二极管的结构 pin结二极管的基本结构有两种，即平面的结构和台面的结 构，如图1所示。对于Si-pin133结二极管，其中i型层的载流子浓度很低（约为10cm数量级）电阻 率很高、（约为k-cm数量级），厚度W一般较厚（在10～200m 之间）；i型层两边的p型和n型半导体的掺杂浓度通常很高（即为重掺杂）。 平面结构和台面结构的i型层都可以采用外延技术来制作，高掺杂的p+层可以采用热扩散或者离子注入技术来获得。平面结构二极管可以方便地采用常规的平面工艺来制作。而台面结构二极管还需要进行台面制作（通过腐蚀或者挖槽来实现）。台面结构的优点是：①去掉了平面结的弯曲部分，改善了表面击穿电压；②减小了边缘电容和电感，有利于提高工作频率。 PIN结的导电特性 pin 结就是在 pin 结的空间电荷区分别在 i 型层两边的界面处，而整个的 i 型层中没有空间电荷，但是存在由两边的空间电荷所产生出来的电场——内建电场，所以 pin 结的势垒区就是整个的 i 型层。 ①基本概念： 众所周知，一般 p-n 结的导电（较大的正向电流以及很小的反向电流）主要是由于少数载流子在势垒区以外的两边扩散区中进行扩散所造成的；扩散区是不存在电场的电中性区。在此实际上也就暗示着载流子渡越势垒区的速度很快，即忽略了存在强电场的势垒区的阻挡作用；当然，这种处理也只有在势垒区较薄（小于载流子的平均自由程）时才是允许的。而对于势垒区厚度较大（≈载流子平均自由程）的p-n 结，则就需要考虑载流子在渡越势垒区的过程中所造成的影响，这种影响主要就是将增加一定的产生-复合电流。
1.场效应管和三极管输入电阻的差异？ 答：1.场效应管是单极、三极管是双极区别. 2.解决问题方面: 场效应管是电压控制电流源,控制电压和电流属于不同的支路,因而电压的求解一般不难,进而根据漏极电流表达式来求出电流值,然后进行模型分析,求出跨导和输出电阻. 而三极管要先建立模型,然后进行电路分析,求解过程特别是计算很复杂,容易出错; 总体而言,我觉得场效应管的分析要比三极管简单一些. 3.三极管和场效应管的比较可以归纳以下几点: 一、在三极管中,空穴和自由电子都参与导电,称为双极型器件,用BJT表示;而场效应管只有多子导电,称为单极型器件,用FET表示.由于多子浓度不受外界温度、光照、辐射的影响,在环境变化剧烈的条件下,选用FET比较合适. 这也就是我们通常所说的场效应管比较稳定的原因. 二、在放大状态工作时,三极管发射结正偏,有基极电流,为电流控制器件,相应的输入电阻较小,约103Ω;FET在放大状态工作时无栅极电流,为电压控制器件,输入电阻很大,JFET的输入电阻大于107Ω,MOS管的输入电阻大于109Ω. 三、场效应管的源极和漏极在结构上对称,可以互换使用(但应注意,有时厂家已将MOS管的源极与衬底在管内已经短接,使用时就不能互换).对耗尽型MOS 管的VGS可正、可负、可为零,使用时比较灵活.三极管的集电极和发射
极一般不能互换使用. 四、在低电压小电流状态下工作时,FET可作为压控可变线性电阻器和导通电阻很小的无触点电子开关. 五、MOS管工艺简单,功耗小,适合于大规模集成.三极管的增益高,非线性失真小,性能稳定.在分立元件电路和中、小规模集成电路中,三极管仍占优势. 六、三极管的转移特性(ic-vbe的关系)按指数规律变化,场效应管的转移特性按平方规律变化,因此场效应管的非线性失真比三极管的非线性失真大.七、场效应管的三种基本组态电路(共源、共漏和共栅)可以对照三极管的共发、共集和共基电路,由于场效应管的栅极无电流,所以输入电阻R'i≈∞.跨导gm 比三极管的小一个数量级,gm我们可以用转移特性求导得到 4.三极管可以说是电流控制电流源的器件,而电流是通过输入电阻的大小来体现的;但场效应管是电压控制电流源的器件 5.记住四种mos管的特性曲线的方法:只需记住n沟道的emos管的曲线,它的Vgs是大于0的,且曲线呈递增趋势．而p沟道的emos的Vgs是小于0的,且呈现递减趋势．dmos的Vgs既有大于0的部分,又有小于0的部分,按照n沟道递增,p沟道递减的曲线特征就可以将dmos的特性曲线记住了 6.1)场效应管是电压控制元件,而三级管是电流控制元件; 2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称为单极性器件,而三级管既有多子,
光电二极管教程 工作原理 结光电二极管是一种基本器件，其功能类似于一个普通的信号二极管，但在结半导体的耗尽区吸收光时，它会产生光电流。光电二极管是一种快速，高线性度的器件，在应用中具有高量子效率，可应用于各种不同的场合。 根据入射光确定期望的输出电流水平和响应度是有必要的。图1描绘了一个结光电二极管模型，它由基本的独立元件组成，这样便于直观了解光电二极管的主要性质，更好地了解Thorlabs光电二极管工作过程。 图1: 光电二极管模型 光电二极管术 响应度 光电二极管的响应度可以定义为给定波长下，产生的光电流(I PD)和入射光功率(P)之比： 工作模式(光导模式和光伏模式) 光电二极管可以工作在这两个模式中的一个: 光导模式(反向偏置)或光伏模式(零偏置)。工作模式的选择根据应用中速度和可接受暗电流大小(漏电流)而定。 光导模式
处于光导模式时，有一个外加的偏压，这是我们DET系列探测器的基础。电路中测得的电流代表器件接受到的 光照; 测量的输出电流与输入光功率成正比。外加偏压使得耗尽区的宽度增大，响应度增大，结电容变小，响应 度趋向直线。工作在这些条件下容易产生很大的暗电流，但可以选择光电二极管的材料以限制其大小。(注: 我 们的DET器件都是反向偏置的，不能工作在正向偏压下。) 光伏模式 光伏模式下，光电二极管是零偏置的。器件的电流流动被限制，形成一个电压。这种工作模式利用了光伏效应， 它是太阳能电池的基础。当工作在光伏模式时，暗电流最小。 暗电流 暗电流是光电二极管有偏压时的漏电流. 工作在光导模式时, 容易出现更高的暗电流, 并与温度直接相关. 温度 每增加 10 °C, 暗电流几乎增加一倍, 温度每增加 6 °C, 分流电阻增大一倍. 显然, 应用更大的偏压会降低结电 容, 但也会增加当前暗电流的大小. 当前的暗电流也受光电二极管材料和有源区尺寸的影响. 锗器件暗电流很大, 硅器件通常比锗器件暗电流小.下 表给出了几种光电二极管材料及它们相关的暗电流, 速度, 响应波段和价格。 Material Dark Current Speed Spectral Range Cost Silicon (Si) Low High Speed Visible to NIR Low Germanium (Ge) High Low Speed NIR Low Gallium Phosphide (GaP) Low High Speed UV to Visible Moderate Indium Gallium Arsenide (InGaAs) Low High Speed NIR Moderate Indium Arsenide Antimonide (InAsSb) High Low Speed NIR to MIR High High High Speed NIR High Extended Range Indium Gallium Arsenide (InGaAs) High Low Speed NIR to MIR High Mercury Cadmium Telluride (MCT, HgCdTe) 结电容 结电容（C j）是光电二极管的一个重要性质，对光电二极管的带宽和响应有很大影响。需要注意的是，结区面积 大的二极管结体积也越大，也拥有较大的充电电容。在反向偏压应用中，结的耗尽区宽度增加，会有效地减小结 电容，增大响应速度。 带宽和响应 负载电阻和光电二极管的电容共同限制带宽。要得到最佳的频率响应，一个50欧姆的终端需要使用一条50欧姆 的同轴电缆。带宽（f BW）和上升时间响应（t r）可以近似用结电容（C j）和负载电阻（R load）表示：
三极管和MOS管做开关用时的区别 ?我们在做电路设计中三极管和MOS管做开关用时候有什么区别工作性质： 1.三极管用电流控制，MOS管属于电压控制. 2、成本问题：三极管便宜，MOS管贵。 3、功耗问题：三极管损耗大。 4、驱动能力：MOS管常用来电源开关，以及大电流地方开关电路。 实际上就是三极管比较便宜，用起来方便，常用在数字电路开关控制。 MOS管用于高频高速电路，大电流场合，以及对基极或漏极控制电流比较敏感的地方。 一般来说低成本场合，普通应用的先考虑用三极管，不行的话考虑MOS管 实际上说电流控制慢，电压控制快这种理解是不对的。要真正理解得了解双极晶体管和MOS晶体管的工作方式才能明白。三极管是靠载流子的运动来工作的，以npn管射极跟随器为例，当基极加不加电压时，基区和发射区组成的pn结为阻止多子（基区为空穴，发射区为电子）的扩散运动，在此pn结处会感应出由发射区指向基区的静电场（即内建电场），当基极外加正电压的指向为基区指向发射区，当基极外加电压产生的电场大于内建电场时，基区的载流子（电子）才有可能从基区流向发射区，此电压的最小值即pn结的正向导通电压（工程上一般认为0.7v）。但此时每个pn结的两侧都会有电荷存在，此时如果集电极-发射极加正电压，在电场作用下，发射区的电子往基区运动（实际上都是电子的反方向运动），由于基区宽度很小，电子很容易越过基区到达集电区，并与此处的PN的空穴复合（靠近集电极），为维持平衡，在正电场的作用下集电区的电子加速外集电极运动，而空穴则为pn结处运动，此过程类似一个雪崩过程。集电极的电子通过电源回到发射极，这就是晶体管的工作原理。三极管工作时，两个pn结都会感应出电荷，当做开关管处于导通状态时，三极管处于饱和状态，如果这时三极管截至，pn结感应的电荷要恢复到平衡状态，这个过程需要时间。而MOS三极管工作方式不同，没有这个恢复时间，因此可以用作高速开关管。 ?（1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。 （2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。
光电二极管的工作原理与应用 学生：李阳洋王煦何雪瑞黄艺格指导老师：陈永强 摘要：光电二极管是结型器件。当光照射在P-N结时,光子被吸收,产生电子-空穴对,电子和空穴在结区被结电场所收集,在外电路形成光电流。为了保证绝大部分响应波长的入射光能在结区吸收,这就要求空间电荷区有足够宽度,所以外电路加有足够的反偏电压。 关键词：光电二极管;光电流;暗电流;反偏电压;光功率 1、引言 随着科学技术的发展，在信号传输和存储等环节中，越来越多地应用光信号。采用光电子系统的突出优点是，抗干扰能力较强、传送信息量大、传输耗损小且工作可靠。光电二极管是光电子系统的电子器件。光电二极管（photodiode）是一种能够将光根据使用方式转换成电流或者电压信号的光探测器。常见的传统太阳能电池就是通过大面积的光电二极管来产生电能。 2、工作原理 光电二极管是将光信号转换成电流或电压信号的特殊二极管，它与常规二极管结构上基本相似，都具有一个PN结，但光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。其基本原理是当光照在二极管上时，被吸收的光能转换成电能。光电二极管工作在反向电压作用下，只通过微弱的电流（一般小于0.1微安），称为暗电流，有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的电子，使有些电子挣脱共价键，而产生电子-空穴对，称为光生载流子，因为光生载流子的数目是有限的，而光照前多子的数目远大于光生载流子的数目，所以光生载流子对多子的影响是很小的，但少子的数目少有比较大的影响，这就是为什么光电二极管是工作在反向电压下而不是正向电压下，于是在反向电压作用下被光生载流子影响而增加的少子参加漂流运动，在P区，光生电子扩散到PN结，如果P区厚度小于电子扩散长度，那么大部分光生电子将能穿过P区到达PN结，在N区也是相同的道理，也因此光电二极管在制作时，PN结的结深很浅，以促使少子的漂移。综上若光的强度越大，反向电流也就越大，这种特性称为光导电，而这种现象引起的电流称为光电流。总的来说光电二极管的工作是一个吸收的过程，它将光的变化转换成反向电流的变化，光照产生电流和暗电流的综合就是光电流，因此光电二极管的暗电流因尽量最小化来提器件对光的灵敏度，光的强度与光电流成正比，因而就可以把光信号转换成电信号。 图1基本工作原理
工作性质：三极管用电流控制，MOS管属于电压控制. 2、成本问题：三极管便宜，mos管贵。 3、功耗问题：三极管损耗大。 4、驱动能力：mos管常用来电源开关，以及大电流地方开关电路。 实际上就是三极管比较便宜，用起来方便，常用在数字电路开关控制。 MOS管用于高频高速电路，大电流场合，以及对基极或漏极控制电流比较敏感的地方。 一般来说低成本场合，普通应用的先考虑用三极管，不行的话考虑MOS管 实际上说电流控制慢，电压控制快这种理解是不对的。要真正理解得了解双极晶体管和mos 晶体管的工作方式才能明白。三极管是靠载流子的运动来工作的，以npn管射极跟随器为例，当基极加不加电压时，基区和发射区组成的pn结为阻止多子（基区为空穴，发射区为电子）的扩散运动，在此pn结处会感应出由发射区指向基区的静电场（即内建电场），当基极外加正电压的指向为基区指向发射区，当基极外加电压产生的电场大于内建电场时，基区的载流子（电子）才有可能从基区流向发射区，此电压的最小值即pn结的正向导通电压（工程上一般认为0.7v）。但此时每个pn结的两侧都会有电荷存在，此时如果集电极-发射极加正电压，在电场作用下，发射区的电子往基区运动（实际上都是电子的反方向运动），由于基区宽度很小，电子很容易越过基区到达集电区，并与此处的PN的空穴复合（靠近集电极），为维持平衡，在正电场的作用下集电区的电子加速外集电极运动，而空穴则为pn结处运动，此过程类似一个雪崩过程。集电极的电子通过电源回到发射极，这就是晶体管的工作原理。三极管工作时，两个pn结都会感应出电荷，当做开关管处于导通状态时，三极管处于饱和状态，如果这时三极管截至，pn结感应的电荷要恢复到平衡状态，这个过程需要时间。而mos三极管工作方式不同，没有这个恢复时间，因此可以用作高速开关管。 （1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。 （2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。 （3）有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。 （4）场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。 （5）场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。
光电二极管及其相关的前置放大器是基本物理量和电子量之间的桥梁。许多精密应用领域需要检测光亮度并将之转换为有用的数字信号。光检测电路可用于CT扫描仪、血液分析仪、烟雾检测器、位置传感器、红外高温计和色谱分析仪等系统中。在这些电路中,光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱电流。而前置放大器将光电二极管传感器的电流输出信号转换为一个可用的电压信号。看起来好象用一个光电二极管、一个放大器和一个电阻便能轻易地实现简单的电流至电压的转换,但这种应用电路却提出了一个问题的多个侧面。为了进一步扩展应用前景,单电源电路还在电路的运行、稳定性及噪声处理方面显示出新的限制。 本文将分析并通过模拟验证这种典型应用电路的稳定性及噪声性能。首先探讨电路工作原理,然后如果读者有机会的话,可以运行一个SPICE模拟程序,它会很形象地说明电路原理。以上两步是完成设计过程的开始。第三步也是最重要的一步（本文未作讨论）是制作实验模拟板。 1 光检测电路的基本组成和工作原理 设计一个精密的光检测电路最常用的方法 是将一个光电二极管跨接在一个CMOS输入 放大器的输入端和反馈环路的电阻之间。这种 方式的单电源电路示于图1中。 在该电路中,光电二极管工作于光致电压 （零偏置）方式。光电二极管上的入射光使之 产生的电流I SC从负极流至正极,如图中所示。由于CMOS放大器反相输入端的输入阻抗非常高,二极管产生的电流将流过反馈电阻R F。输出电压会随着电阻R F两端的压降而变化。 图中的放大系统将电流转换为电压,即 V OUT = I SC×R F（1） 图1 单电源光电二极管检测电路 式（1）中,V OUT是运算放大器输出端的电压,单位为V;I SC是光电二极管产生的电流,单位为A;R F是放大器电路中的反馈电阻,单位为W 。图1中的C RF是电阻R F的寄生电容和电路板的分布电容,且具有一个单极点为1/（2p R F C RF）。 用SPICE可在一定频率范围内模拟从光到电压的转换关系。模拟中可选的变量是放大器的反馈元件R F。用这个模拟程序,激励信号源为I SC,输出端电压为V OUT。 此例中,R F的缺省值为1MW ,C RF为0.5pF。理想的光电二极管模型包括一个二极管和理想的电流源。给出这些值后,传输函数中的极点等于1/（2p R F C RF）,即318.3kHz。改变R F 可在信号频响范围内改变极点。
Kevin pen 1/1 MOS 管（MOSFET ）的压降 是指MOSFET 饱和导通的时候，VDS=I*RDS(on)的电压。VDS 表示场效应管的漏极和源极的电压，G 表示栅极，I 表示流过DS 的电流，RDS(on)表示导通电阻，一般为几百毫欧。 MOSFET 的管压降，一般指的是静态压降。只要知道导通阻抗和通过的电流的话用上面的公式就可以计算出来压降是多少了。 三极管管压降 三极管的管压降Uce 就是指集电极与发射极的电压。一般情况下，CE 极电压在0.3或者0.3V 以下时，三极管进入饱和区的工作状态，集电极电流不随着基集电流增加而增加了，也叫饱和电压。 正常三极管管压降为0.1-0.7V 。 由于管压降Uce 与集电极电流ic 具有非线性的函数关系，Uce 的大小随着Ice 的增大，在一定的范围内增大。 通过Ic 与Uce （饱和压降）的曲线图，就可以清晰的知道Uce 的大小了。 对比应用 通过初步计算，在流过相同的电流（小于100MA ）的情况下，场效应管的管压降要比三极管的管压降略低。一般小于0.1V 。随着电流增大，三极管管压降最大达到0.7V 左右。 下图为三极管的管压降示例图，一般在DATASHEET 中都有给出。 对于场效应管（MOSFET ），VDS 取决于电流和导通电阻RDS(on)。导通电阻一般变化不大，但是与VGS 有关，VGS 大导通程度也大，导通电阻就小。 如果RDS(on)=250M Ω，流过电流为100MA ，管压降VDS=0.025V 。图一为0.05V ，图二为0.03V 。 因此，可以看出，在实际开关应用中，如果要使被控的电压的压降尽量小，MOSFET 比三极管有略微的优势。
?光电二极管及其相关的前置放大器是基本物理量和电子量之间的桥梁。许多精密应用领域需要检测光亮度并将之转换为有用的数字信号。光检测电路可用于CT扫描仪、血液分析仪、烟雾检测器、位置传感器、红外高温计和色谱分析仪等系统中。在这些电路中，光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱电流。而前置放大器将光电二极管传感器的电流输出信号转换为一个可用的电压信号。看起来好象用一个光电二极管、一个放大器和一个电阻便能轻易地实现简单的电流至电压的转换，但这种应用电路却提出了一个问题的多个侧面。为了进一步扩展应用前景，单电源电路还在电路的运行、稳定性及噪声处理方面显示出新的限制。 本文将分析并通过模拟验证这种典型应用电路的稳定性及噪声性能。首先探讨电路工作原理，然后如果读者有机会的话，可以运行一个SP IC E模拟程序，它会很形象地说明电路原理。以上两步是完成设计过程的开始。第三步也是最重要的一步（本文未作讨论）是制作实验模拟板。 1 光检测电路的基本组成和工作原理 设计一个精密的光检测电路最常用的方法是将一个光电二极管跨接在一个CMOS 输入放大器的输入端和反馈环路的电阻之间。这种方式的单电源电路示于图1中。 在该电路中，光电二极管工作于光致电压（零偏置）方式。光电二极管上的入射光使之产生的电流ISC从负极流至正极，如图中所示。由于CMOS放大器反相输入端的输入阻抗非常高，二极管产生的电流将流过反馈电阻RF。输出电压会随着电阻RF两端的压降而变化。 图中的放大系统将电流转换为电压，即 VOUT = ISC ×RF （1）
图1 单电源光电二极管检测电路 式（1）中，VOUT是运算放大器输出端的电压，单位为V;ISC是光电二极管产生的电流，单位为A;RF是放大器电路中的反馈电阻，单位为W 。图1中的CRF是电阻RF的寄生电容和电路板的分布电容，且具有一个单极点为1/（2p RF CRF）。 用SPICE可在一定频率范围内模拟从光到电压的转换关系。模拟中可选的变量是放大器的反馈元件RF。用这个模拟程序，激励信号源为ISC，输出端电压为VOUT。 此例中，RF的缺省值为1MW ，CRF为0.5pF。理想的光电二极管模型包括一个二极管和理想的电流源。给出这些值后，传输函数中的极点等于1/（2p RFCRF），即318.3kHz。改变RF可在信号频响范围内改变极点。 遗憾的是，如果不考虑稳定性和噪声等问题，这种简单的方案通常是注定要失败的。例如，系统的阶跃响应会产生一个其数量难以接受的振铃输出，更坏的情况是电路可能会产生振荡。如果解决了系统不稳定的问题，输出响应可能仍然会有足够大的“噪声”而得不到可靠的结果。 实现一个稳定的光检测电路从理解电路的变量、分析整个传输函数和设计一个可靠的电路方案开始。设计时首先考虑的是为光电二极管响应选择合适的电阻。第二是分析稳定性。然后应评估系统的稳定性并分析输出噪声，根据每种应用的要求将之调节到适当的水平。 这种电路中有三个设计变量需要考虑分析，它们是：光电二极管、放大器和R//C反馈网络。首先选择光电二极管，虽然它具有良好的光响应特性，但二极管的寄生电容将对电路的噪声增益和稳定性有极大的影响。另外，光电二极管的并联寄生电阻在很宽的温度范围内变化，会在温度极限时导致不稳定和噪声问题。为了保持良好的线性性能及较低的失调误差，运放应该具有一个较小的输入偏置电流（例如CMOS工艺）。此外，输入噪声电压、输入共模电容和差分电容也对系统的稳定性和整体精度产生不利的影响。最后，R//C反馈网络用于建立电路的增益。该网络也会对电路的稳定性和噪声性能产生影响。 2 光检测电路的SPICE模型
光电二极管（Photo-Diode）和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性。但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。 原理： 普通二极管在反向电压作用时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。 PN型 特性：优点是暗电流小，一般情况下，响应速度较低。 用途：照度计、彩色传感器、光电三极管、线性图像传感器、分光光度计、照相机曝光计。 PIN型 特性：缺点是暗电流大，因结容量低，故可获得快速响应。 用途：高速光的检测、光通信、光纤、遥控、光电三极管、写字笔、传真。 检测方法 ①电阻测量法 用万用表1k挡。光电二极管正向电阻约10MΩ左右。在无光照情况下，反向电阻为∞时，这管子是好的(反向电阻不是∞时说明漏电流大)；有光照时，反向电阻随光照强度增加而减小，阻值可达到几kΩ或1kΩ以下，则管子是好的；若反向电阻都是∞或为零，则管子是坏的。 ②电压测量法 用万用表1V档。用红表笔接光电二极管“+”极，黑表笔接“—”极，在光照下，其电压与光照强度成比例，一般可达0．2—0．4V。 ③短路电流测量法 用万用表50μA档。用红表笔接光电二极管“+”极，黑表笔接“—”极，在白炽灯下(不能用日光灯)，随着光照增强，其电流增加是好的，短路电流可达数十至数百μA。 主要技术参数： 1.最高反向工作电压； 2.暗电流； dark current 也称无照电流光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。此外在生理学方面，是指在无光照时视网膜视杆细胞的外段膜上有相当数量的Na离子通道处于开放状态，故Na离子进入细胞内，形成一个从外段流向内段的电流，称为暗电流（dark current）。暗电流是指器件在反偏压条件下,没有入射光时产生的反向直流电流.(它包括晶体材料表面缺陷形成的泄漏电流和载流子热扩散形成的本征暗电流.) 所谓暗电流指的是光伏电池在无光照时，由外电压作用下P-N结内流过的单向电流。光电倍增管在无辐射作用下的阳极输出电流称为暗电流
习题3 客观检测题 一、填空题 2. 三极管的发射区 杂质 浓度很高，而基区很薄。 5. 处于放大状态的晶体管，集电极电流是 少数载流 子漂移运动形成的。 6. 工作在放大区的某三极管，如果当I B 从12μA 增大到22μA 时，I C 从1mA 变为2mA ，那么它的β约为 100 。 8. 双极型三极管是指它部的 参与导电载流子 有两种。 9. 三极管工作在放大区时，它的发射结保持 正向 偏置，集电结保持 反向 偏置。 11. 为了使高阻信号源与低电阻负载能很好的配合，可以在信号源与低电阻负载间接入 共 集电极 组态的放大电路。 12. 题图3.0.1所示的图解，画出了某单管共射放大电路中晶体管的输出特性和直流、交流负载线。由此可以得出： （1）电源电压CC V = 6V ； （2）静态集电极电流CQ I = 1mA ；集电极电压CEQ U = 3V ； （3）集电极电阻C R = 3k Ω ；负载电阻L R = 3k Ω ； （4）晶体管的电流放大系数β= 50 ，进一步计算可得电压放大倍数v A = －50 ；（'bb r 取200Ω）； （5）放大电路最大不失真输出正弦电压有效值约为 1.06V ； （6）要使放大电路不失真，基极正弦电流的振幅度应小于 20μA 。 13. 稳定静态工作点的常用方法有 射极偏置电路 和 集电极－基极偏置电路 。 14. 有两个放大倍数相同，输入电阻和输出电阻不同的放大电路A 和B ，对同一个具有阻的信号源电压进行放大。在负载开路的条件下，测得A 放大器的输出电压小，这说明A 的输入电阻 小 。 15. 三极管的交流等效输入电阻随 静态工作点 变化。 16. 共集电极放大电路的输入电阻很 大 ，输出电阻很 小 。 17. 放大电路必须加上合适的直流 偏置 才能正常工作。 题图3.0.1
光电二极管放大路工作原理
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光电二极管放大电路工作原理 在用于光检测的固态检波器中，光电二极管仍然是基本选择。光电二极管广泛用于光通信和医疗诊断。其他应用包括色彩测量、信息处理、条形码、相机曝光控制、电子束边缘检测、传真、激光准直、飞机着陆辅助和导弹制导。 设计过程中，经常会优化用于光电模式或光敏模式的光电二极管。响应度是检波器输出与检波器输入的比率，是光电二极管的关键参数。其单位为 A/W 或 V/W。 前置放大器在高背景噪声环境中提取传感器生成的小信号。光
电导体的前置放大器有两类：电压模式和跨导（图 2）。 图 3c 所示的跨导放大器结构产生的精密线性传感性能是通过“零偏压”光电二极管实现的。在此配置中，光电二极管发现输出间存在短路，按照公式 3 （Isc =Ilight），基本上不存在“暗”电流。 光电二极管暴露在光线下且使用图 2c 的电路时，电流将流到运
算放大器的反相节点，如图 3 所示。若负载（RL）为0 Ω且 VOUT = 0 V，则理论上光电二极管会出现短路。实际上，这两种状况都绝对不会出现。RL 等于 Rf/Aopen_loop_Gain，而 VOUT 是放大器反馈配置施加的虚拟地。 图 4所示电路是一个高速光电二极管信号调理电路，具有暗电流补偿功能。系统转换来自高速硅PIN光电二极管的电流，并驱动20 MSPS模数转换器（ADC）的输入。该器件组合可提供400 nm至1050 nm的频谱敏感度和49 nA的光电流敏感度、91 dB的动态范围以及2 MHz的带宽。信号调理电路采用±5 V电源供电，功耗仅为40 mA，适合便携式高速、高分辨率光强度应用，如脉搏血氧仪。 光电二极管工作时采用零偏置（光伏）模式或反向偏置（光导）模式。光伏模式可获得最精确的线性运算，而让二极管工作在光导模式可实现更高的开关速度，但代价是降低线性度。在反向偏置条件下，存在少量的电流（称为暗电流），它们甚至在没有光照度的情况下也会流动。可在运算放大器的同相输入端使用第二个同类光电二极管消除暗电流误差，如图4所示。
问题提出： 现在的MOS驱动，有几个特别的需求， 1，低压应用 当使用5V电源，这时候如果使用传统的图腾柱结构，由于三极管的be有左右的压降，导致实际最终加在gate上的电压只有。这时候，我们选用标称gate电压的MOS管就存在一定的风险。 同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。 2，宽电压应用 输入电压并不是一个固定值，它会随着时间或者其他因素而变动。这个变动导致PWM电路提供给MOS管的驱动电压是不稳定的。 为了让MOS管在高gate电压下安全，很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压的幅值。在这种情况下，当提供的驱动电压超过稳压管的电压，就会引起较大的静态功耗。 同时，如果简单的用电阻分压的原理降低gate电压，就会出现输入电压比较高的时候，MOS管工作良好，而输入电压降低的时候gate电压不足，引起导通不够彻底，从而增加功耗。 3，双电压应用
在一些控制电路中，逻辑部分使用典型的5V或者数字电压，而功率部分使用12V 甚至更高的电压。两个电压采用共地方式连接。 这就提出一个要求，需要使用一个电路，让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS 管，同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2中提到的问题。 在这三种情况下，图腾柱结构无法满足输出要求，而很多现成的MOS驱动IC，似乎也没有包含gate电压限制的结构。 于是我设计了一个相对通用的电路来满足这三种需求。 电路图如下： ? 图1 用于NMOS的驱动电路 图2 用于PMOS的驱动电路 这里我只针对NMOS驱动电路做一个简单分析： Vl和Vh分别是低端和高端的电源，两个电压可以是相同的，但是Vl不应该超过Vh。 Q1和Q2组成了一个反置的图腾柱，用来实现隔离，同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通。
三极管和MOS管的区别是什么 三极管和MOS管的区别是什么? 工作性质： 1.三极管用电流控制，MOS管属于电压控制。 2、成本问题：三极管便宜，MOS管贵。 3、功耗问题：三极管损耗大。 4、驱动能力：MOS管常用来电源开关，以及大电流地方开关电路。 实际上就是三极管比较便宜，用起来方便，常用在数字电路开关控制。 MOS管用于高频高速电路，大电流场合，以及对基极或漏极控制电流比较敏感的地方。 一般来说低成本场合，普通应用的先考虑用三极管，不行的话考虑MOS管 实际上说电流控制慢，电压控制快这种理解是不对的。要真正理解得了解双极晶体管和MOS晶体管的工作方式才能明白。三极管是靠载流子的运动来工作的，以 npn管射极跟随器为例，当基极加不加电压时，基区和发射区组成的pn结为阻止多子(基区为空穴，发射区为电子)的扩散运动，在此pn结处会感应出由发射区指向基区的静电场(即内建电场)，当基极外加正电压的指向为基区指向发射区，当基极外加电压产生的电场大于内建电场时，基区的载流子(电子)才有可能从基区流向发射区，此电压的最小值即pn结的正向导通电压(工程上一般认为0.7v)。但此时每个pn结的两侧都会有电荷存在，此时如果集电极-发射极加正电压，在电场作用下，发射区的电子往基区运动(实际上都是电子的反方向运动)，由于基区宽度很小，电子很容易越过基区到达集电区，并与此处的PN的空穴复合(靠近集电极)，为维持平衡，在正电场的作用下集电区的电子加速外集电极运动，而空穴则为pn结处运动，此过程类似一个雪崩过程。集电极的电子通过电源回到发射极，这就是晶体管的工作原理。三极管工作时，两个pn结都会感应出电荷，当做开关管处于导通状态时，三极管处于饱和状态，如果这时三极管截至，pn结感应的电荷要恢复到平衡状态，这个过程需要时间。而MOS三极管工作方式不同，没有这个恢复时间，因此可以用作高速开关管。 (1)场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管;而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。 (2)场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。
光电二极管的工作原理及设计方案 光电二极管及其相关的前置放大器是基本物理量和电子量之间的桥梁。许多精密应用领域需要检测光亮度并将之转换为有用的数字信号。光检测电路可用于CT扫描仪、血液分析仪、烟雾检测器、位置传感器、红外高温计和色谱分析仪等系统中。在这些电路中，光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱电流。而前置放大器将光电二极管传感器的电流输出信号转换为一个可用的电压信号。看起来好象用一个光电二极管、一个放大器和一个电阻便能轻易地实现简单的电流至电压的转换，但这种应用电路却提出了一个问题的多个侧面。为了进一步扩展应用前景，单电源电路还在电路的运行、稳定性及噪声处理方面显示出新的限制。 本文将分析并通过模拟验证这种典型应用电路的稳定性及噪声性能。首先探讨电路工作原理，然后如果读者有机会的话，可以运行一个SPICE模拟程序，它会很形象地说明电路原理。以上两步是完成设计过程的开始。第三步也是最重要的一步（本文未作讨论）是制作实验模拟板。 1 光检测电路的基本组成和工作原理 设计一个精密的光检测电路最常用的方法是将一个光电二极管跨接在一个CMOS 输入放大器的输入端和反馈环路的电阻之间。这种方式的单电源电路示于图1中。 在该电路中，光电二极管工作于光致电压（零偏置）方式。光电二极管上的入射光使之产生的电流ISC从负极流至正极，如图中所示。由于CMOS放大器反相输入端的输入阻抗非常高，二极管产生的电流将流过反馈电阻RF。输出电压会随着电阻RF两端的压降而变化。 图中的放大系统将电流转换为电压，即 VOUT = ISC ×RF （1）
图1 单电源光电二极管检测电路 式（1）中，VOUT是运算放大器输出端的电压，单位为V;ISC是光电二极管产生的电流，单位为A;RF是放大器电路中的反馈电阻，单位为W 。图1中的CRF是电阻RF的寄生电容和电路板的分布电容，且具有一个单极点为1/（2p RF CRF）。 用SPICE可在一定频率范围内模拟从光到电压的转换关系。模拟中可选的变量是放大器的反馈元件RF。用这个模拟程序，激励信号源为ISC，输出端电压为VOUT。 此例中，RF的缺省值为1MW ，CRF为0.5pF。理想的光电二极管模型包括一个二极管和理想的电流源。给出这些值后，传输函数中的极点等于1/（2p RFCRF），即 318.3kHz。改变RF可在信号频响范围内改变极点。 遗憾的是，如果不考虑稳定性和噪声等问题，这种简单的方案通常是注定要失败的。例如，系统的阶跃响应会产生一个其数量难以接受的振铃输出，更坏的情况是电路可能会产生振荡。如果解决了系统不稳定的问题，输出响应可能仍然会有足够大的“噪声”而得不到可靠的结果。 实现一个稳定的光检测电路从理解电路的变量、分析整个传输函数和设计一个可靠的电路方案开始。设计时首先考虑的是为光电二极管响应选择合适的电阻。第二是分析稳定性。然后应评估系统的稳定性并分析输出噪声，根据每种应用的要求将之调节到适当的水平。 这种电路中有三个设计变量需要考虑分析，它们是：光电二极管、放大器和R//C 反馈网络。首先选择光电二极管，虽然它具有良好的光响应特性，但二极管的寄生电容将对电路的噪声增益和稳定性有极大的影响。另外，光电二极管的并联寄生电阻在很宽的温度范围内变化，会在温度极限时导致不稳定和噪声问题。为了保持良好的线性性能及较低的失调误差，运放应该具有一个较小的输入偏置电流（例如CMOS工艺）。此外，输入噪声电压、输入共模电容和差分电容也对系统的稳定性和整体精度产生不利的影响。最后， R//C反馈网络用于建立电路的增益。该网络也会对电路的稳定性和噪声性能产生影响。