光傳感器新走向：有源集成Vs無源分立
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光傳感器類型
如表所示，這些傳感器按復雜程度從左至右排列，下面將討論性能與成本的綜合情況。
最簡單的光傳感器是光敏電阻，可以通過兩個終端之間的通道來對其鑒別。低端版本使用CdS(硫化鎘)制造，而比較昂貴的類型則使用GaAs制造。GaAs的能帶隙較小，使其能夠吸收紅外光中的低能光子，使電子躍遷到傳導帶。參考元件的數(shù)據(jù)顯示，其照度范圍是1~100lux，但具有各種阻值。
各種可用傳感器提供了多種性價比選擇。
光電二極管的復雜性更高一些。光子轟擊半導體結，產生電流。為了充分發(fā)揮作用，光電二極管應該反偏壓。偏壓直接轉化成操作質量，因較大的反偏壓可以提高速度和線性度，同時還可以提高暗電流和散粒噪聲(shotnoise)。光將產生正向電流，降低反偏電流?？梢詾楣怆姸O管增加外部電路，使I-V曲線線性化，以放大信號和允許實現(xiàn)失效功能。
光電晶體管的一般特點與光電二極管一樣，增加了放大特點。它要求更大的偏流，但與電流相伴的噪聲迫使傳感器的靈敏度轉向更高的lux范圍，即1k～100klux(而不是7k～50klux)。響應時間與光電二極管相似，可以利用偏流進行調整。電流也可以隨探測到的信號水平進行變化。光電晶體管能夠粗糙地確定環(huán)境光線水平，如室內/室外、白天/夜間和明亮光線/陰影，這類器件也需要外部電路以校準輸出信號，并包括一個啟用功能。
元件尺寸的不斷縮小，使得人們能夠設計出集成式器件，如EL7900。該器件將一個光敏電阻和一個互阻放大器放置在一個封裝之中。采用這種組合可以縮短引線長度，并使放大器輸入中的寄生電容最小，這是實現(xiàn)噪聲最小、頻率響應高和方便性的理想條件。低噪聲特性可以把傳感器的靈敏度擴展到1lux，同時保持上限在100lux。功耗仍然取決于感應到的光量，1,000lux時電流為0.9mA。為了節(jié)省電力，采用了一個省電(power-down)引腳。除數(shù)碼相機外，該器件適用于許多場合。
更進一步的集成體現(xiàn)在ISL29001這樣的器件上，它是面向光感應和校準的套裝解決方案。這種溫度補償光傳感器是一種PIN二極管。在進入一個高通濾波器之前，該傳感器的輸出經過校準并送入一個放大器之中，以消除60Hz噪聲。在經過濾波器之后，一個模數(shù)轉換器(ADC)和I2C接口提供輸出信號。
利用ADC具有兩個好處，一是功耗可以保持不變，二是能達到15bit的分辨率。實際上，其電流消耗低于表中所有其它的有源器件。ADC具有一個內部327.6kHz時鐘，把該器件的響應時間設定在100ms。甚至在延遲增加的情況下，串行15bit輸出信號也使得該傳感器適用于比較廣泛的應用。
光傳感器在便攜產品上的應用
ISL29001能達到15bit的分辨率。
光傳感器在的應用非常普遍。有些應用利用光學探測的反射光來對位置進行感應，其中包括條形碼閱讀器、激光打印機和自動聚焦顯微鏡。數(shù)碼相機、手機和筆記本電腦等便攜電子產品等應用則利用光傳感器來測量環(huán)境光量。我們將進一步討論上述的第二類應用。
筆記本電腦中的環(huán)境光傳感器，用于調整屏幕的背光，使之達到看著舒適的水平。背光的舒適范圍取決于房間的光線情況，可想而知，屏幕的亮度需要隨著環(huán)境光線亮度增加，而在光線較弱的情況下，為了看著舒服和延長電池壽命，屏幕亮度則需要下降。
在筆記本電腦設計中，環(huán)境光傳感器通常挨著揚聲器，而不是在其上面，機器在揚聲器的位置有一個開口，光線可以進入內部。這些音頻端口通常覆蓋著網(wǎng)狀物，以保護揚聲器，由于這種保護，光線被阻斷，這使得可測量到的光量減少，因此需要采用具有良好的暗光精度的解決方案。為了獲得低光條件下所需的精度，最好選擇具有ADC的集成式光電二極管。同時，采用高通濾波器可以把電源噪聲降至最低水平，防止其耦合進入背光照明。
另一個普遍應用是手機中的環(huán)境光感應。在這種應用中，每節(jié)省一個毫安，都意味著電池壽命延長和客戶滿意度的增加。利用光傳感器調節(jié)背光照明，電池壽命至少延長6倍(假定在沒有光傳感器反饋時背光保持在全功率狀態(tài))。
以EL7900為例，它在手機中感應到環(huán)境光強度，并輸出與光強成比例的電流，輸出電流注入到白光led驅動器的反饋輸入。在明亮環(huán)境中，光傳感器把較多的電流送入反饋節(jié)點，因此，它降低了白光LED的輸出電流和輸出光強，從而達到節(jié)電的目的。
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