位置敏感探测器(PSD)的非线性补偿技术.pdf

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1、2012钲仪表技术与2O12第7期InstrumentTechniqueNo．7位置敏感探测器(PSD)的非线性补偿技术丛培田，刘广军，估明(1．沈阳理工大学机械工程学院，辽宁沈阳110159；2．辽宁矿安机械制造有限责任公司，辽宁铁岭112609)摘要：介绍了二维枕型位置敏感探测器(PSD)的工作原理和非线性的成因。根据PSD的非线性特点提出了双边线性插值补偿法对PSD的非线性进行补偿。在不增加硬件成本的前提下大幅度提高了PSD的线性度，扩大了PSD的有效使用面积。实验表明：补偿后PSD获得了很好的线性度。关键词：位置敏感探测器；

2、非线性补偿；双边线性插值中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1002—1841(2012)07—0053—02Non—linearCompensationTechnologyofPositionSensitiveDetectorCONGPei—tian，LIUGuang-jun，LUMing(1．MechanicalEngineeringInstitute，ShenyangLigongUniversity，Shenyang110159，China；2．LiaoningKuangAnMachineryManufactur

3、ingCo．，Ltd，Tieling112609，China)Abstract：Theprincipleandthecausesofthenon—linearofthepositionsensitivedetectors(PSD)wereintroduced．AbilaterallinearinterpolationmethodwasputfoewardaccordingtothecharacteristicsofthePSDnon—linear．Underthepremiseofnotincreas—ingcostofhardwa

4、re，itimprovesthePSDlinearity．AnditexpandseffectiveuseareaofthePSD．Experimentshowsthatthecon·pensationofPSDcangetagoodlinearity．Keywords：positionsensitivedetector；non·linearcompensation；bilaterallinearinterpolation0引言的无限大平板时，可在平板中挖出一个半径为a的圆孔而使电半导体位置敏感探测器(PSD)是一种基于非均匀半导体

5、流的分布在圆孔以外的区域不受影响，且圆孔的边界线电阻满横向光电效应的光电位置传感器，可以准确迅速地探测到入射足R=r／a。Gear定理不仅对导电平板中的圆孔成立，并且对光斑的能量中心位置，具有很高的位置分辨率和良好响应特部分圆孔也是成立的。因此，对于一个四周用凹形圆弧所围成性⋯。的导电平板，Gear定理也是成立的。一个这样的导电平板就是由于PSD分辨率高、响应速度快、噪声低、器件尺寸小，易由图1所示的由四段圆弧所围成的枕形结构。当入射光束在于实现测量装置的小型化的特点，使它在激光对中仪中得到了二维枕型PSD的光敏面上形成光斑时，光能

6、转换成光电流。光很好的应用。但是由于制造工艺和制造水平的限制，PSD的输电流在光敏面上以面电流的形式扩散并被PSD边缘的4个电出呈现非线性变化，这种非线性使得整个器件测得的数据的置极接收。由于光斑距离4个电极的距离不同，所以4个电极接信度下降。在PSD的中心附近区域，输出具有很好的线性关收到的电流也不同，这样各个电极接收的电流就与光斑的位置系，但是在靠近边缘的位置就会呈现出很大的非线性。为了弥呈现一一对应关系。补PSD的这一缺陷，使PSD在整个光敏面上的输出都具有良好的线性度，就需要对PSD进行线性补偿，以提高PSD的线性度和激光对

7、中仪的测量精度。1二维枕型PSD的工作原理二维PSD有3种不同的电极结构：四边形结构、双面结构和枕形结构。其中，四边型结构具有暗电流小、易于加反偏电压等优点，但由于4条电极设置在同一面上，电极之问相互影响，所以非线性较大。双面型结构的PSD与四边形结构相比，其线性度有了显著提高，但是这种结构暗电流较大，不便于加反向偏压。枕型结构则既保持了四边型结构的性能优点，又有良好的线性度。图1PSD结构示意图二维枕型PSD是基于Gear定理进行设计的，Gear定理可若以PSD光敏面几何中心为原点，则它具有如下的入射光以表述为：当线电流密度为J的

8、均匀面电流流过方块电阻为r坐标计算公式：收稿日期：2011—08—26收修改稿日期：2012—03—30InstrumentTechniqueandSensorJu1．2012，(+y2)一(l+y1)t可一(1)I【(X2+l，1)