Способ определения частотных характеристик фотоприемного устройства с лавинным фотодиодом
Изобретение относится к фотометрии и обеспечивает пЬвьппение дос товерности определения динамических свойств фотоприемного устр-ва (ФПУ) Путем определения частотных х-к ) и S(iw). При подаче на нгану питания лавинного фотодиода (ЛФД) постоянного напряжения а на вход ЛФД - оптического сигнала, мопшость которого изменяется по гармоническому закону, определяют частотную х-ку 8(ш) ФПУ.. При подаче на шину питания кроме напряжения смещения Е, гармонического напряжения с амплитудой UQ и час.тотой со измеряют при затемненном ЛФД частотную х-ку Sj(io), а при засвеченном Оптическим Сигналом постоянной мощности ЛФД - частотную х-ку S(iui), Частотные х-ки S,(ico) и 84(100) рассчитывают из соотношений S,(iw) - 84(iw) - 8,(сЭ), Sj(ico) « S(ito)/8 (ico). $ (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19> (И) (5ц 4 G 01 R 23/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
JI0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4115745/24-09 (22) 12.09.86 (46) 07.10.88.Бюл. В 37 (72) А,.В.Боголюбов (53) 621 .317 .757 (088,8) (56) Методы измерения фотоэлектрических параметров и определения характеристик, ГОСТ 17772-79, п,2.16, с.29-32. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА С ЛАВИННЫМ ФОТОДИОДОМ (57) Изобретение относится к фотометрии и обеспечивает повьппение дос;товерности определения динамических свойств фотоприемного устр-ва (ФПУ) йутем определения частотных х-к
S (lR) и 8 (1и). При подаче на щнну питания лавинного фотодиода (Лфд) постоянного напряжения а на вход
ЛФД вЂ” оптического сигнала, мощность которого изменяется по гармоническому закону, определяют частотную х-ку
S(i6)) ФПУ.. При подаче на шину питания кроме напряжения смещения Е, гармонического напряжения с амплитудой U и частотой (д измеряют при sa"" темненном ЛФД частотную л-ку S>(ice), а при засвеченном оптическим сигналом постоянной мощности ЛФД - частотную х-ку Я (йа), Частотные х-ки
S,(1Я) и S<(i ) рассчитывают из соотношений S (iu) S4(isa) " $з(ид), 8,(ха) S(ice)/S,(ie).
1429047
2 зобретеиие относится к фотометрии и может быть использовано для экс ериментальных исследований динамических свойств фотоприемного устройства (ФПУ), состоящего из лавинного фотодиода (ЛФД). .Цель изобретения - повьппение досто ерности определения динамических св йств фотоприемного, устройства пу- 1р те определения частотных характери тик S<(i ) и $ (Ы °
Сущность способа заключается в сл дующем.
Характеристика S(iQ) определяется 15 с омощью известного способа, при кото ом на вход ФПУ подают оптический с гнал, мощность которого изменяется п гармоническому закону. Характерист а S (iQ) определяется следующим >р о разом. На шину питания. ЛФД наряду с напряжением Е смещения подается г рмонический электрический сигнал н пряжения амплитудой Uo и частот и Я . При этом амплитуду U (ie) ис- 25 т чника напряжения поддерживают пос т янкой и регистрируют электрический с гнал на выходе ФПУ при каждом значении частоты а . Контроль амплитуды существляют, например, вольтмет- Эр ом, подключенным в схемы. Пусть теерь на активную площадку ЛФД не оступает оптический сигнал, т.е. фоодиод затемней. Тогда фототок ЛФД авен нулю, т.е. I+z (iu) G. В том случае, измеряя амплитуду сигала на выходе ФПУ для различных астот Q,, получим частотную характеристику 8 (Ы), для которой справедЪ ,пиво следующее аналитическое соотно- 4р ,шение:
БЪ(12) Ur() х (;)+х (1а) Р грР (1) где г " внутреннее сопротивление
ФР генератора тока; (lej- входное сопротивление усибк лителя, 50
Пусть теперь на активную площадку
ЛФД падает оптическое излучение мощностью Р т.е. фотодиод засвечен. о
Тогда фототок ЛФД будет определяеться следующим выражением:
I(,ð(i-) - gр g î Еп+11г1 Я1 1 где — квантовый выход;
q — заряд электрона;
h — постоянная Планка;
Е - частота оптического сигнала;
U — пробивное напряжение переЬ хода;
n — коэффициент, зависящий от типа полупроводника.
Цг 1
При выполнении условия / — — -- /
Ео
1 с погрешностью, не превышающей долей процента, фототок ЛФД может i быть представлен следующим выражением: ю
Т е
Т, (iu) l.ö где Т о
P о Е о
1-(— - )
Uo о (4) 1 о () - (") г (,у)+г ;Й) где R — внутреннее сопротивление источника напряжения.
Пусть в интервале частот (О,Юп) выполняется соотношение
) К
1 (6) @88. С„ где С вЂ” емкость р-и-перехода ЛФД.
Тогда выражение (5) преобразуется к следующему виду:
4 (ia) U„(ia) („)+ (° ) +
«ь0 1
+ Т (Ы) (7)
На практике генераторы гармонического электрического сигнала имеют
Заметим, что модуляция фототока
ЛФД путем модуляции его коэффициента лавинного умножения при изменении напряжения смещения ЛФД возможна до частот порядка единиц ГГЦ.
Измеряя амплитуду сигнала на выходе .ФПУ для различных частот М получим частотную характеристику
S4(iQ) при засвеченном фотодиоде, для которой справедливо следующее аналитическое соотношение: з 1429047 а;О. Поэтому выражения (5) и (7) где S (ь>); S (ы) — амплитудно-частот.можно считать эквивалентными в широ- ные характеристики, ком интервале частот. со о тв е тс тв ующие
Если при изменении <> величина 4(U (iu) поддерживается неизменной, Cg>(Q), р (ю) — фазочастотные хато второе слагаемое выражения (7) рактеристики,соотпропорционально частотной характе- ветствующие Я (пд)
Э ристике $,(ice). и Sg (<>) °
Объединяя (1) и (7), получим сле- 10 Из выражений (9) и (10) следует, дующее соотношение: что частотная характеристика S (iQ) может быть экспериментально определе"
S,(icQ S 4(ia) — Я (4д), (8) на косвенным образом по измеренным значениям частотных характеристик
Используя (8) для амплитудно-час- 15 S> (Ы) и Я (i 4 ()., Sp(Q(sin Vz (4)) — S (cQ(sin
Я (<>) со9 < (я) S4 (я) cosCp (я) Я(1У) S,(Ы) S z(iM). (11) л и ч .а ю (10) Из (ll) следует, что для определения характеристики S<(iQ) можно использовать. следующее выражение: S (i4>) Я (ий) Я S, (Й) (12) Формула изобретения 4() 3(S (iU) S (4Э) = — — -"- ° S, (iu) Составитель В.Смирйова Редактор С.Пекарь Техред Л.Олийнык Корректор М.Шароши Заказ 5120/42 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4!5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,. 4.. Способ определения частотных характеристик фотоприемного устройства с лавинным фотодиодом, заключающийся в том, что.постоянный электрический сигнал напряжения подают на шину питания лавинного фотодиода, оптический сигнал, мощность которого изменяется по гармоническому закону, подают на вход фотоприемного устройства и по отношению к этому сигналу определяют частотную характеристику Я(Ы) фотоприемного устройства, о тщийся тем, что, с целью повышения достоверности определения динамических свойств фотоприемного устройства путем определения частотных характеристик S,(ûä) и S (ice) дополнительно на шину питания лавинного фотодиода подают гармонический сигнал напряжения .и при затемненном лавинном фотодиоде опре35 деляют частотную характеристику S3(iu), а затем на вход фотоприемного устройства подают оптический сигнал постоянной мощности и по отношению к гармоническому сигналу на шине 40, питания лавинного фотодиода определяют частотную характеристику Я, (ид), после чего частотные характеристики S (<>) и S (iM) рассчитывают из следующих соотношений: 
