双隔离分支分配器的使用和设计

      摘要：有线数字电视整体平移后，用户分配网络中的许多故障都使用户不能正常收看数字电视。本文通过对用户分配网络中雷击损坏、漏电干扰、接触不良等故障的检修和分析，提出了一种新的解决办法，从电缆头和分支分配器入手来解决，并设计了一种全新的数字电视用户分配器，供大家在网络改造挑选器材时选用和参考。
关键词：数字电视  防雷阻断  漏电干扰  接触不良 用户分配器  故障检修  网络改造

      有线数字电视整体平移开始后，我们发现用户分配网络中的许多故障都使用户不能正常收看数字电视，电视机画面出现马赛克、静帧、断断续续或提示无信号等，而收看模拟电视节目则还能勉强收看，只是画面有干扰条纹、有雪花点、某些频道画面不清楚等。虽然数字电视信号的电平比模拟电视信号的电平低很多就可以正常收看，但实际上数字电视对信号的质量要求很高，特别是信号反射等参数。我们多年来的用户分配网络故障维修统计表明，最多的故障是漏电干扰、接触不良、短路和雷击。接触不良或短路都将严重劣化信号的反射指标。要保证用户能够正常收看数字电视节目，就必须对原有的有线电视用户分配网络进行改造。在网络改造的时候，就必须考虑怎样减少这两种故障，以提高网络的可靠性、降低维护工作量，从而更好地为用户提供高质量的服务。下面分别来说明怎样防止和减少这两类故障的办法，最后为大家介绍一种我们设计开发的全新的双隔离高可靠数字电视用户分配器。

请大家指导指导，给个意见！！

很好,虽然不知你生产制作工艺和价格,但我认为实用可行.

很好,,我认为实用可行.

高手,多多指教:victory: :victory:

通过多年的使用证明,双隔离分支分配器是解决有线电视各种干扰最有效的信息途径

应该是好东西！

我对这个不太懂啊 我是高MMDS的 想问问如果多个盒给一个头供电 都可以看到吗?

很好,虽然不知你生产制作工艺和价格,但我认为实用可行.

采用双隔离用户盒也可以达到这样的效果，也可以对原有用户盒进行改造，用户盒考虑加在第一段用户线后，改造费用低费用2元

1．产品用途
HLP/Z系列双隔离型分支分配器是丽水广播电视传输中心与本公司联合研发成功的一种抗干扰性极高、防雷性能最佳的新产品，它适用于双向数字电视宽带网络，专门针对CATV系统用户端对电缆电视信号引起的各种干扰，它能有效消除电视画面的网纹、滚条、拉丝等多种干扰现象，并对整个网络常见的雷击、漏电起到有效的高压隔离阻断作用，从根本上解决了我国CATV网络长期存在的雷击和漏电问题，这必将是网络改造工程中的一场新技术革命。
2、产品特点：
1、双隔离结构：高频座与外壳之间绝缘隔离、输入输出信号芯线与内部电路之间绝缘隔离，每只分支分配器输入输出端之间绝缘耐压≥4KV。
2、分支分配器金属外壳与高频座之间设计为对地隔离、高压绝缘结构，它对来自用户终端的各种脉冲干扰信号（如电视机开关电源、中频加热设备及高频通信设备等）和空中雷击脉冲，能有效的加以滤波隔离，从而切断了用户端反馈到放大器或光接收机上的对地干扰波回路，使光接收机→放大器→       分支分配器 → 用户盒的传输通道“悬浮”在一条纯净的高保真线路上而不受外界干扰，以确保有线电视支、干线网更安全，电视图像更清晰。
3．技术指标
带宽：5~1000MHz ，相互隔离≥25 dB、
反向隔离≥20dB、反射损耗≥16 dB
输入/输出端绝缘耐压≥4KV

原帖由 yshore 于 2008-6-20 21:18 发表
采用双隔离用户盒也可以达到这样的效果，也可以对原有用户盒进行改造，用户盒考虑加在第一段用户线后，改造费用低费用2元

用户家里要分接电视，初装时给他一个双隔离用户盒往往解决不了问题。杭丽公司这个产品很值得推广！

此产品自06年起已在丽水市广播电视网络传输有限公司改网中全面使用，有兴趣的朋友，可以联系交流一下。:handshake

不知道价格怎么样？性价比也很重要！如果可以确实非常不错。不知道有关价格方面的资料可否发我邮箱：nbkun@sina.com。谢谢！

谢谢:handshake ，学习

有线电视维护资料

二、    农村有线电视网络维修知识
<一>、光接收机的使用与维护：   
注意事项 ：
      1、光接收设备外壳应良好接地，以防雷击造成光接收机的损坏。
      2、确保光接收模块输入光功率在-6—+3dBm之间，建议值-2dBm。
      3、光纤连接器与法兰盘均属精密器件，插拔时不能用力过猛。

常见故障分析及排除
故障现象：输出电平太低
原因分析：1、输入光功率太低
          2、光纤连接头被沾污
          3、+24V电压太低
          4、输出电平测试端接触不良
处理过程：1、测试输入光功率，在保证指导的前提下提高光发射机输入电平
          2、断开电源，取下APC光纤连接头。用无绒棉球蘸无水酒精擦拭、清洁连接头的端面;
          3、测试模块供电电压是否为24±0.3V;  
          4、检查测试端及相关连线是否接好。
故障现象：电视图像有雪花，但输出电平正常
原因分析：光发射机射频输入电平太低或信号质量不好。
处理过程：提高光发射机射频输入电平，改善信号质量。
故障现象：电视图像有斜纹
原因分析：光发射机射频输入电平太高或信号质量不好。
处理过程：降低光发射机射频输入电平，改善信号质量。
故障现象：没有输出信号
原因分析：1、电源不工作
        2、光接收机没有光信号输入
处理过程：1、查找电源各接插件处是否接触不良，保险丝是否熔断。
        2、测量输入光接收机的光功率。

<二>、、光发射机的使用与维护：
注意事项
      1、激光器寿命受温度影响较大，机房内最好安装空调。
      2、激光器属静电敏感器件，使用光发射机时必须与真地相连，接地电阻小于4欧。
      3、光纤连接器与法兰盘均属精密器件，插拔时不能用力过猛。

常见故障分析及排除
故障现象：光输出功率降低
原因分析：1、APC光纤连接头的端面被灰尘等沾污,光纤损耗变大
        2、APC光纤连接头未连接好
        3、射频信号过强，导致激光器过驱动
处理过程：1、断开电源或把激光器的光功率截止。用无绒棉球蘸无水酒精擦拭、清洁APC光纤连接头的端面;
        2、取下光纤连接头，将其重新接入法兰盘。注意连接时应先将锁扣卡入法兰盘中锁定，然后旋紧螺母;
        3、降低射频输入信号.
故障现象：CTB、CSO、CNR指标均变差
原因分析：回波损耗值变差，APC连接器太脏
处理过程：用无绒棉球蘸无水酒精擦拭、清洁APC光纤连接头的端面
故障现象：CTB、CSO、CNR指标中单项变差
原因分析：1、射频驱动电平异常
        2、AGC功能异常
处理过程：1、检查射频驱动电平是否正常
        2、检查AGC功能是否正常

<三>过流型分支、分配器的常见故障：
故障现象：。1、印刷电路板击穿。
      2、线圈烧坏。
      3、2KVA电容击穿。
      4、J28头严重腐蚀。
      5、馈电棒接触不良。
      6、分支、分配器进水
处理过程：1、焊接即可使用。
      2、更换线圈。
      3、更换2KVA电容击穿。
      4、更换J28头。
      5、检修馈电棒座。
      6、搽湿凉干。
注意事项：代维人员在修理干线分支、分配器时，必须按原设计馈电端口供电，认准各端口的输出线路，不得改变原分配及供电方案。
<四>使用同轴电缆注意事项：
一、在使用主、干线同轴电缆时，必须预留线及做出滴水湾。
1、    预留线盘圈直径必须在40公分。
2、    滴水湾不得大于45度角。
3、    下头与分支器、分配器、放大器的接触必须良好，捆扎牢固。
4、    根据城乡规划，还得预留一定的线，才能避免口多。
5、    做下头时芯线出下头口5mm，切口处封好不得进水。
二、架设同轴电缆时严防压折电缆，架设平整。
<五>干放的使用与维护：
注意事项
      1、放大器外壳应良好接地，以防雷击或高压造成设备的损坏。
      2、靠近接头处的电缆、电源线应留足水弯，接头处应作好防水处理，以防雨水浸入。
      3、放大器级联几级后，前几级放大器的调整电压与级联后的供电电压会有所不同。因此，在级联数较长的线路中或线路负载有较大变化时，需重新复核电压选择插片的档位。
常见故障分析及排除
故障现象：信号电平低端高，高端低，且主输出端信号出现网纹
原因分析：放大器接头外导体与电缆外导体接触不良
处理过程：使放大器接头外导体与电缆外导体接触良好。
故障现象：信号电平低端低，高端高，且低端信号有雪花点
原因分析：放大器接头内芯与电缆内导体接触不良
处理过程：放大器接头内芯与电缆内导体接触不良
故障现象：信号电平正常，但将该放大器信号送入监视器出现交调
原因分析：1、输入放大器的信号质量已经劣化
        2、本级放大器坏。
处理过程：1、检查前级放大器信号质量是否已经有变差的趋势
        2、返回维修。
故障现象：电源指示灯不亮
原因分析：1、变压器损坏
        2、馈电插片是接触不良
        3、电源保险丝熔断
    4、电缆头
处理过程：1、检查供电是否正常。
        2、根据所选择的馈电方向，将馈电插片正确插入。
        3、如电源保险丝熔断，请更换220V/1A保险丝管。
故障现象：分支/分配端无信号输出
原因分析：分支/分配插片未插正确。
处理过程：1、放大器出厂时基本配置为分支型插片。
        2、若需分配型输出，请将分支插片拔下，更换为分配插片，注意OUT字符应在右上角。
<六>、用户放大器的使用与维护：
有线电视系统的放大器是有线电视网络中的重要设备，其种类繁多,出厂时一般未附电原理图。它们大多安装在室外,日晒雨淋,昼夜不停地连续工作,因此经常发生故障，据不完全统计,放大器的故障在有线电视系统故障中所占比例近3成。

例 1，故障现象：常兴店镇前端机房监视器上，10频道画面有条白宽横道，横道中又有小斜网纹和S型网纹，白条由下向上缓慢移动。
分析与排除：因此故障只有10频道画面上产生。故障点有三个：①10频道调制器。②混合器。③分支器。查调制器与混合器正常，说明分支器有问题，监视器信号是从二分支器的分支口取得。用带屏幕的场强仪，从二分支器的输出口看10频道信号正常，只是分支口输出信号有干扰。换分支器故障排除。
例2，故障现象：大屯乡某村西半部所有用户，所有频道出现综合性干扰（画面上即有网纹，又模糊不清）。
排除：该村环境是东西长、南北窄，有线电视信号从东向西传送，全村信号开通后西半部的用户就有干扰。问题出在从东到西用4台用户放大器级联所致。把前3台用户放大器改用线路延长放大器，信号正常，故障排除。
小结：因用户放大器指标低，级联使用级数多，会使分配网的各项指标均不能满足要求，致使用户电视机画面出现干扰就不能收看。故用户放大器不能级联使用。若有的实际情况需级联时，最多不能超过两级。
例3，故障现象：1995年12月初，距离五粮乡前端较远的用户出现了不同程度的交互调干扰，距离越远干扰越严重。
分析与排除：五粮乡有线电视系统传输距离约五公里，干线放大器全是采用MGC，没有用AGC。设计要求，按春、夏、秋、冬对网络进行季节性的调试。五粮乡是95年夏季开始建网，到12月初因气温低，电缆衰减小。致使各放大器输出电平逐级升高。MGC放大器无自动调整电平的能力，造成离前端远的放大器输出电平很高，产生了干扰。对整个系统进行调试后，信号恢复正常，故障排除。
小结：采用MGC放大器进行传输信号的电缆网，必须按设计要求，对整个网络进行季节性调试，五粮乡的实践已证明了这点。
例4，故障现象：1998年8月中旬，曹屯乡前端，只有某几个频道出现不规则的细网纹，斜纹干扰，距离前端远的用户无法正常收看。
分析与排除：在排除此类故障时，首先要判　别出干扰源是来自系统外部，还是来自系统内部。若是系统内部各频道相互干扰产生，其原因有三：①是调制器的输出频率有偏离，国家行业标规定，图像载波率漂移│△f│≤20Kh2，若超过就会造成对上下邻频道干扰；②是调制器的带外抑制差（国标规定带外抑制≥60dB），造成调制器频带外的杂散信号输出大，对别的频道形成干扰；③是混合器相互隔离度不够，不符合标准，也会使调制器的输出端产生相互干扰。排除此故障的方法是：从1频道开始，按顺序逐台关掉调制器的电源（不工作无输出）。当关闭某频道调制器电源时，若干扰消除，说明干扰是由此调制器引起，换一台同频道的调制器故障即可排除。若逐台关完调制器的电源后，故障没有排除，说明混合器有问题。只有更换混合器了。曹屯乡前端的故障是由11频道调制器有问题引起。换11频道调制器故障排除。
小结：①夏天机房内温度高易产生此类故障；②射频调制的调制器也易产生此类故障。故各台、站应注意机房的温度，有条件的用空调，无条件的也要用电扇降温。前端是整个系统的心脏，前端信号的质量至关重要，前端的设备应购买质量好些，调制器最好不用射频调制，应用中频调制的。县级台应使用广播级的中频调制器。
例5，故障现象：2003年5月中旬，某有线台某条光缆信号开通后，U段信号有网纹。就说现在这个新技术的改革可以利用原来的网络，不造成太多的浪费，但是现在的新技术改革我们采用什么方式才能让以后更新的改革被利用，不造成浪费
分析与排除：为了向城外远处农村发展有线电视和解决城西信号质量不高问题，该台决定把西干线电缆改为用光缆传输信号。2003年5月中旬，光信号开通后，增补10频道至增补17频道之间的7个频道（增补15频道未用）和U波段12个频道（包括增补36、37）出现了网纹干扰。有线台把供销单位的技术人员请来，并带来两台光发射机（一台10mw，一台12mw），三台（加原用的一台）光发射机轮换使用，有线台人员和供销单位人员共同研究排除故障。在各光点与前端之间来回多次，用近两天时间没有解决问题。之后，请笔者帮助分析，研究排除故障，笔者了解情况后说：你们排除故障的方法不当，应首先看光发射机的输入信号是否有网纹干扰，以判定是前端问题还是光发射机的问题，用带彩色监视器的场强仪，观看光发射机射频输入信号有轻微网纹干扰（光点的网纹干扰比它重些），说明前端有问题。产生网纹干扰原因有7种：①多台调制器有问题，可使多频道相互影响而产生网纹；②调制器的输出电平相邻频道差值大超出国标，高电平输出频道调制器干扰低电平频道；③前端各种连接线，接头连接不好也可产生网纹；④混合器相互隔离不好，可使频道间互相干扰；⑤在传送32套节目以上，若采用分配倒接做混合器用（因现在市面上混合器的输入路数最多是16路，传输30多套节目要用分配器倒接法），分配器隔离度小，易形成反射。⑥前端各种设备多，连接线多，连接线又容易过长（播放设备离调制器、解调器距离远，连接线必长），若布线不合理，混乱，就易发生互相干扰。若各种连接线屏蔽不好，外界干扰又易进系统形成干扰；⑦前端所用的放大器（因前端传送频道多，用混合器多，总输出口电平必然要低，前端不加放大器
320625197604042946不能满足需要）有问题或指标低，也可能产生网纹干扰。机房维修员重新调试调制器输出电平，重新布置机房各种连接线后网纹干扰排除。
例6，故障现象：某一用户东西两屋的电视机同时收看有线电视节目时，两台电视机屏幕上有几个频道出现宽横白条，条中有小网纹。
分析与排除：此故障一般是隔离度不够，两台电视机相干扰所致才，此两台电视机是从二分支器的两分支口取信号直接加入电视机的输入端，给两台电视机分别加一个符合国标的用户终端盒，故障排除。
例7，故障现象：廖屯镇某屯分配网络的一条线路最后3户出现网纹干扰，关掉其中任意两台电视机，另一台电视机画面网纹消失。
分析与排除：产生网纹干扰原因是：①电视机将本振信号从输入端沿进户线幅射入系统，干扰系统内离此电视机近的电视图像；②所使用的分支，分配器隔离度小。此三户从三分配取得信号，把三分配换成了隔离度高的208（即二分支）故障排除。
小结：此故障主要原因，是使用三分配器造成。因分配器隔离度很小，干扰信号和反射信号易通过分配器对系统形成干扰，而分支器隔离度高，干扰信号和反射信号不易通过分支器对系统形成干扰。因此，在分配网入户时最好不使用分配器，在线路上可使用分配器，但不要有空头，分配器中若有一路开路就会破坏其对称性。破坏阳抗匹配，易形成反射而干扰其它路信号。
例8，故障现象：1998年11月3日，正安一用户反映家中电视机所有频道都有网纹。
分析与排除：只一户出现网纹干扰现象，一般是本户电视机有问题，维修员必须用充分的理由说明是电视机问题，让用户信服。好了 请确认
测量此用户电平正常，用带监督器的场强仪看此用户信号正常，无干扰。说明电视机有问题。用自动选台，每个频道都有图像正常的时刻，但自动选台完毕后，每个频道又有干扰。改用手动调谐选台，逐个选每个频道信号，图像可以收看，但还有网纹干扰，用户应修理电视。
例9，故障现象：1997年10月7日，罗罗堡镇康屯村用户所有频道都有较宽的斜道，图像有时还不稳定，上下滚动，图面还比较粗糙。
分析与排除：此类故障一般是放大器问题。测量出现故障的延长放大器，输出电平下降10 dB（与正常时比），测输入电平，最高频道为73 dB，输入信号正常，说明此放大器有问题。换一台放大器，故障排除。Woaizhuzhu789456
例10，故障现象：1995年11月20日，曹屯乡大祖村一分配放大器所带的用户所有频道画面都有严重的交调干扰。
分析与排除：这种故障现象一般是由放大器输入电平过高引起，测分配放大器输出电平高达110 dB（此用户放大器G＝28 dB，输出电平应为98 dB）。重新调试放大器，使输出电平为98 dB，故障排除。
例11、故障现象：某一栋楼所有用户各频道画面都有网纹，部分频道画面有白竖道左右移动。
分析与排除：这种故障现象是明显的交扰调制现象，根据电视画面网纹现象，可判定是由于非线性失真引起的故障。产生这类故障有两种原因：(1)、放大器质量的问题；(2)、放大器的输入电平高，使放大器工作点发生偏移，产生非线性失真。根据分析应首先查此楼头放大器，测放大器的输出、输入电平，都过高，进一步检查发现产生输入电平过高原因，是由加在放大器输入端的可变衰减器失效引起。把可变衰减换为分支器，重新调试放大器，故障排除。
小结：为解决楼房所有用户信号电平达到国家标准，必须加楼头放大器，当楼头放大器距离干线放大器近，电缆衰减小，单靠放大器内部衰减器把输入信号电平衰减不下来时，为保障放大器输入最平为72dB，在放大器输入端必须加器件把输入电平降低，以便输入电平的调解。在加器件时最好不用可变衰减器，因可变减器，使用天长日久，其可变电阻会产生老化，或由灰尘的侵入（特别是由风大，干旱造成灰尘大的地区，侵入更快），促成可变电阻的触点脏，使可调衰减器的阻值发生变化，阻值可变大也可变小。此故障是因阻值变小，而引起放大器输入电平过高，产生非线性失真，用户画面出现网纹干扰。为避免此类故障发生，在放大器输入端需要加器件衰减电平时，应根据实际需要加固衰减器，或加相等衰退减数值的分支器（数值小点或大点也可以，因放大器内部还有可调衰减，在用分支器时，要用假负载把分支器的闲口堵上，以免外界干扰进入系统。
例12、故障现象：某一栋楼所有用户各频道电视画面均有“雪花”干扰。
分析与排除：根据故障现象分析的二种原因。1、放大器有问题C / N值下降，造成“雪花”干扰。2、放大器的输入电平过低，可造成“雪花”干扰。首先用场强仪测放大器的输入电平，正常。网络传送的最高频道为74dB，说明故障点在放大器内部。打开放大器，用刀子剥下一段电缆线内导体，短路放大器的衰减器（用来判定是衰　减器问题，还是放大器的电器元件与模块问题）之后，测放大器的输出电平，若放大器输出电平超过它额定输出值、说明衰减器有问题，换上好的衰减器即可用。若测得放大器输出电平低于它的额定输出值，说明衰减器可能出在电器元件或模块上，此时这台放大器已不能用。换一台放大器，故障即可排。
例13、故障现象：96年4月中旬廖屯镇廖屯村某一分配放大器所带的用户投诉，晚上七点左右时，各频道信号突然有雪花。
分析与排除：对上述现象的突发故障，一般应先检查发生故障点的放大器。测此分配放大镜器的输入、输出电平过低，输入电平为56dB（应为72dB左右）故障是由输入电平低造成的。使输入电平低有三因素：（1）、电缆衰减大。（2）、前级放大器输出电平低。（3）、线路上所有使用的器件损耗加大。测前级放大输入出正常，查线路上无器件，由此判定是电缆问题。引起电缆衰减增大原因也有三：（1）、电缆老化（老化不能突然老化，此因素排除）。2、有人插针偷信号造成短路，可使信号衰减突然增大，此段电缆是架在杆上，有偷信号的可能不大。3、有人破坏，用气枪打电缆。经查在离放大器100米过道处，电缆被气枪击破两处（两处相距约20CM），子弹还在电缆内，造成短路。剪断被击破年，用双通连接，故障排除。

第一部分    光探测器的结构及性能
      光探测器在光纤传输系统中的任务是光电转换。在信号的光传输链路中，光探测器是光接收机的心脏部件，对于强度调制系统，光探测器把输入的光束的强度变化转化为相应的电流变化；对于外差检测系统，光探测器把信号光束电场与本振光束电场之积转化为电流，其变化规律反映信号光的频率变化或相位变化。另外，在光传输链路的监测、探测系统中，光探测器还广泛用作光强传感器，例如，在激光器组件中包含光探测器，用以实现发送光功率的自动控制；在光纤放大器中，用光探测器感知输入输出光功率的大小，以实现放大器的状态控制。
        在CATV光传输系统中对光探测器有如下要求：A、在系统工作的波段范围内有很高的响应效率，即对工作波段内入射的光信号，光探测器能输出较大的光电流，实际上不同材料对各种波长的光的响应效率是不一样的，在使用光探测器时必须合理选择所用的器件，才能满足系统要求。B、有足够的响应度，输出电流与输入光功率是线性关系，以保证信号不失真。C、噪声低，频带宽。光探测器在光电变换中引入的噪声应尽量小，因为光探测器的入射光信号一般相当微弱，又是光接收机的最前级，对系统的载噪比影响较大。D、可靠性高、寿命长、性能稳定，能适应一定的温度等环境条件变化，另外还要求光探测器体积小、价格低、偏置简单等。为了满足上述系统要求，目前一般都采用半导体光探测器。
      一、光探测器的结构
      光纤通信系统中所使用的半导体光电探测器都是利用光电效应原理制成的，所谓光电效应就是指一定波长的光照射到半导体的PN结时，价带上的电子吸收光子能量而跃迁到导带，使导带中有了电子，价带中有了空穴，从而使PN结中产生光生载流子的一种现象。
当P型半导体和N型半导体结合时（不是机械结合，而是分子间结合），能构成一个P-N结，在P、N型半导体的交界将发生载流子相互扩散的运动；P型材料中的空穴区比N型材料多，空穴将从P区扩散到N区；同样N型材料中的电子远比P型材料的多，也要扩散到P区，达到平衡时，这些向对方扩散的载流子将积聚在P区和N区交界面的附近，形成空间电荷区，称为结区，如下图所示：

        空间电荷区内，因多数载流子（指P区中的空穴，N区中的电子），几乎已消耗尽了，故又称它为耗尽区。耗尽区内形成了内建电场Ei以及接触电势或势垒Va，Ei或Va的存在阻止多数载流子继续向对方扩散，达到了平衡状态。如果P-N结接收相当能量的光波照射，进入耗尽区的光子就会产生电子——空穴对，并且受内电场Ei的加速，空穴顺Ei方向漂向P区，电子则逆Ei方向漂向N区，光照的结果打破了原有结区的平衡状态。光生载流子的运动，同样要在结区形成由场Ep和电压Vp，而Ep和Vp的方向和极性正如与Ei和Va相反，起到削弱Ei和Va的作用。电压Vp称为光生伏特，当光照是稳定的，将P-N结两端用导线连接，串入电流计就能读出光电流Ip。
        P-N结中的光电流是靠耗尽区中的内电场形成的。当以适当能量的光照射P-N结且光强很大，能使光生电场Ep=Ei，合成电场E=Ei-Ep=0，即Ei已被削减为零，耗尽区也不存在了。这时光生载流子虽仍可在P-N区中产生，但无电场导引和加速，在杂乱的扩散过程中，大部分光生空穴和光生电子相继复合而消失，不能形成外部电流。这是不加偏置的P-N结可能出现的问题；零偏置有两大弊病：（1）器件的响应速度很差，并且很容易饱和；（2）依靠扩散运动形成的光电流响应速度很慢。若在P-N结上加反向偏置电压V，则势垒高度增加到Va+V，负偏压在势垒区产生的电场与内建场方向一致，使势垒区电场增强，加强了漂移运动，而且N区的电子向正电极运动并被中和，P区的空穴向负电极运动也被中和，这样耗尽层就被加宽了，响应率和响应速度都可以得到提高。除了加负偏压的方法外，还可以通过减小P区和N区的厚度来减小载流子的扩散时间；减少在P区和N区被吸收的光能以及降低半导体的掺杂浓度来加宽耗尽层的方法来提高器件的响应速度，这种结构就是常用的PIN光电二极管。
        前面讲述了光探测器的原理及结构。总的说来，PIN无增益、灵敏度稍低、要求偏压小、暗电流小、动态范围大，适用于模拟电视传输；在CATV应用中以PIN光探测器居多，因而此处重点讲述PIN光探测器的性能指标及在光接收机中的应用。
      二、PIN光探测器的技术指标及应用
PIN光电二极管在P和N层之间夹有一个本征层（I层），P层做得很薄。P和I层之间的结区静电容做得极小，为0.5-2PF，因此能获得高速脉冲或射频电视信号的优良特性。PIN光电二极管的主要技术指标主要由下列参数来表征：
       1．光电转换效率。衡量光电转换效率的特性参数有量子效率和响应度。量子效率n定义为光电子产生率RE与光子入射率RP之比，即每1秒钟内，光电二极管的电极所收集到的电子数与入射到光电二极管的光子数之比，n=RE/RP=（IP/e）/(PO/hV)   式中：e是电子电荷，v为光频，波长越大，Ip越大，n就越大，故量子效率有波长依赖性；在应用上自然要求量子效率越高越好。现在商用的PIN光电二极管的量子效率为70%—90%，甚至有接近100%的产品。
        响应度表示单位入射光功率所产生的光电流，常用R表示：R=IP/P0。R的单位为A/W，利用上式就得到响应度与量子效率的正比关系：R=en/ hv =eλn/hc   式中C为光速。运用直流电流表和光功率计，很容易的测量出一个PIN光电二极管的响应度，目前商用的PIN光电二极管的响应度为0.8—0.9A/W。响应度同样是波长的函数，随着波长的增加，响应度会变大；因此，同一只光电二极管在接收不同波长的信号时响应度不一样，接收1550nm信号时的响应度就比接收1310nm信号的响应度高。
         制作一个高量子效率或高响应度的光电二极管需要有以下工艺和技术来保证。 （1）光敏面要做得很薄。因为光敏面是高掺杂的材料，这里产生的光生载流子需在零场区经过缓慢扩散，才能达到耗尽区成为外部光电流，一些载流子在扩散过程中常常被复合而消失，极薄的光敏面可使光生载流子复合的机率减小，大部分能顺利的到达耗尽区，从而提高了量子效率。（2）耗尽区要足够宽，使入射光的全光程都能产生载流子。厚度小了，量子效率将降低。（3）为了减小光敏面的光反射损失，可在其表面镀一层抗反射膜（增透膜），以提高量子效率。
      2．结电容。光电二极管可视作一个电流源，其等效电路如下图所示：


其中Cd为光电二极管的结电容，它可以看作为一个平板电容，其与耗尽层宽度W和结区面积A有关，有：Cd=εA/W  式中ε为耗尽层中半导体材料的介电常数。RS 为光电二极管的串联电阻，一般很小可以忽略；Rp为光电二极管的跨接电阻，其阻值很大，它的影响也可以忽略；RL 为负载电阻。因此结电容对光电二极管响应速度的影响主要由Cd和负载电阻RL决定。从等效电路可以看出，结电容Cd起着旁路作用，因而在高频时使输出电流减小，结电容限制的截止频率（即为带宽）为Fc=1/  （2πRLCd）。显然，快速的响应（高截止频率）要求降低时间常数RL、Cd。因此要求尽可能的降低结电容Cd。降低Cd有两种方法：一是增加耗尽层宽度W，二是减小结面积A。实际上增加耗尽层宽度W会降低响应速度，这是一对矛盾，因此对耗尽层宽度应进行优化设计。结面积的减小也不是无限的，它受到与之耦合的光纤截面尺寸的限制，目前实用化的PIN光电二极管的结电容一般都能做到小于1PF，结电容越小，其截止频率就越宽，高频特性就越好。
      实际上PIN光电二极管的带宽除了受Cd的影响以外，还受器件封装电容CP的影响，同样的PIN光电二极管管芯由于各生产厂家封装工艺水平的差异，带宽也有较大不同，这主要是封装电容太大，导致带宽变窄。因而在选用PIN光电二极管时，应选用有实力的厂家的产品。
      3．击穿电压与暗电流            
下图为反向偏置的光电二极管的伏安特性曲线     

          无光照时，PIN作为一种PN结器件，在反向偏压下也有反向电流流过，这一电流称为PIN光电二极管的暗电流。它主要由PN结内热效应产生的电子空穴对形成。当偏压增大时，暗电流增大。当反偏压增大到一定值时，暗电流激增，发生了反向击穿（即为非破坏性的雪崩击穿，如果此时不能尽快散热，就会变为破坏性的齐纳击穿）。发生反向击穿的电压值称为反向击穿电压，以VB表示，Si-PIN的典型击穿电压值为100多伏。PIN工作时的反向偏置电压一般都远离击穿电压，一般为10—30V，实际光接收机中的实用化应用典型值一般为15V。
暗电流的大小与光电二极管的结面积成正比，故常用单位面积上的暗电流(暗电流密度)来衡量。一般取偏压为0.9VB时，对应的电流值为器件的电流值；现在商用的短波长Si材料PIN光电二极管的暗电流一般小于5nA，而长波长的Ge材料PIN光电二极管的暗电流小到0.2—0.5μA。应用上总是希望暗电流越小越好。为了寻找暗电流更小的长波长PIN光电二极管，人们利用了InGaAs和InGaAsP材料，使长波长的PIN的暗电流减小到了1—5nA的水平，由于这两种PIN管暗电流较小，因此得到了广泛的应用，在CATV系统中光接收机中的PIN管基本上都是InGaAs材料。暗电流除了与偏置电压有关外，暗电流还随器件温度的增加而增加，从室温到70℃，暗电流将增大一个数量级。要减小器件的暗电流，首先应选择好的单晶材料，并要严格工艺规程；其次要选定良好的表面钝化层，隔绝周围气体对器件的污染，在异质结光电二极管的设计中，有意将高场区移到宽禁带材料区，也是减小暗电流的有效措施。
在PIN光二极管中，除了暗电流以外，还有表面漏电流。表面漏电流是由于器件表面物理特性不完善，如表面缺陷、不清洁以及表面积大小和加有偏置电压而引起的。与暗电流一样，漏电流也是在有偏压的条件下产生的，它需要通过合理的设计、良好的结构和严格的工艺来降低。
             4．响应速度。作为光检测器，在光纤通信中要能够检测高频调制的光信号，因此响应速度是光电二极管的一个重要参数，响应速度通常用响应时间来表示，响应时间的长短，反映光电转换的速度，它对系统的传输速率有极大的影响，是反映调制速率的主要指标。响应速度主要受光生载流子的扩散时间、光生载流子通过耗尽层的渡越时间及其结电容的影响。（1）结电容对响应时间的影响。由于PIN是一个PN结二极管，因此有一定的结电容。由前面所讲的光电二极管的等效电路可知，结电容C是和电流源及负载电阻RL并联，它对负载电阻起到了分流的作用，对调制信号来说，结电容C越大，分流作用就越强，负载上的电流就越小，也就是说，光电检测器输出光生电流越小，这相当于电二极管接了一个低通滤波器，其通带上限为WC=1/（RLC） 其中RL为负载电阻，C为结点容。显然C越小，WC越高，光电二极管的频带响应特性就越好。（2）载流子渡越时间（T）对响应时间的影响。由于渡越时间的存在，对信号的高频成份产生两方面的不良影响：一是有较大的相位滞后；二是信号幅度受到较大削弱，也就是说渡越时间引起了高频失真，限制了器件的带宽。通常减少渡越时间的方法是减小耗尽层的宽度和加大反偏压，加大反偏压是为了提高载流子的平均漂移速度。但是这两种方法并不能无限制的增大漂移速度，因为在半导体晶格中，载流子有一定的饱和速度。由载流子渡越时间限制的光电二极管的截止频率为Fd=0.44V/W=0.44/τ，可以通过对耗尽层宽度W和载流子的平均漂移速度V的优化得到较高Fd的光电二极管，目前，InGaAs—PIN的带宽可达到20GHZ以上。（3）载流子扩散时间对响应时间的影响。在耗尽层外产生的光生载流子，只有耗尽层为平均扩散长度以内的那部分才能扩散进耗尽层，并最后形成光电流，这部分载流子扩散时间比较长，与扩散长度的平方成正比，因此对PIN管来说，扩散时间可通过减薄受光面到耗尽层间的厚度及适当选取耗尽层厚度而减至最小，所以对于实际器件，扩散时间对响应速度的影响很小。
      5．线性饱和。光电二极管的线性饱和，是指它有一定的功率检测范围，当入射光功率太强时，光电流和光功率将不成比例，从而产生非线性失真，如下图所示：

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