Способ регистрации излучения фотодиодом

 

Изобретение относится к области микрофотоэлектроники, а именно к способам регистрации потоков излучения. Целью изобретения является повышение быстродействия. Способ регистрации излучения фотодиодом (ФП) заключается в заряде емкости ФД до начального напряжения U<SB POS="POST">н</SB>=(KT/Q)LN{1,458GФ<SB POS="POST">мин</SB>/I<SB POS="POST">N</SB>[1-0,113√LN(KT/QΔU)]+1}, где к - постоянная Больцмана

Т - абсолютная температура

Q - заряд электрона

G - интегральная чувствительность, приведенная к спектру регистрируемого излучения

Ф<SB POS="POST">мин</SB> - минимальный поток излучения динамического диапазона ФД

I<SB POS="POST">N</SB> - обратный темновой ток ФД

ΔU - абсолютная динамическая погрешность измерения напряжения на ФД. После этого ФД освещают импульсом излучения. Измеряют на нем напряжение, по которому определяют величину потока излучения. Повышение быстродействия обеспечивается тем, что длительности переходных процессов при освещении ФД потоком излучения Ф<SB POS="POST">о</SB>, при котором в способе - прототипе длительность маквимальна, и потоком излучения Ф<SB POS="POST">мин</SB>, равны. Применение способа повышает быстродействие более чем на 30%. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51 )5 Н 01 Ь 31/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (46) ?8.02.91, Бюл, У 8 (21) 4141497/25

1 (22) 31 ° 10,86 (72) Е.И.Чернов (53) 621.382(088.8) (56) Гальперин М.В. Введение в схемотехнику. М.: Энергоиэдат, 1982, с. 58.

Авторское свидетельство СССР

11 1122899, кл. С 01 J 1/44, 1983, (54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ

ФОТОДИОДОМ (57) Изобретение относится к области микрофотоэлектроники, а именно к способам регистрации потоков излучения.

Целью изобретения является повышение быстродействия. Способ регистрации излучения фотодиодом (ФП) заключается в заряде емкости ФД до начального напряжения U „ = (kT/q)ln )1,458g х х 4 „„„/I „(1 — 0,11зттО 77 и )1 + 1, где k — постоянная Больцмана; Т вЂ” абИзобретение относится к микрофотоэлектронике, конкретно, к способам регистрации потоков излучения.

Целью изобретения является повышение быстродействия, На фиг,1 показано изменение светового потока Ф в импульсе излучения и изменение напряжения U на фотодиоде (ФД); на фиг.2 — график зависимости длительности t переходного процесса от потока ф излучения при начальном напряжении на емкости ФД, равном U „„, соответствующем минимальному потоку ф „„излучения динамического диапазона ФД.

Переходной процесс при изменении светового потока от ф, до Ф„,„„, Мин протекает быстрее, чем при изменении

„„SU„„1454178 А 1 солютная температура, q — заряд электрона, g — интегральная чувствительность, приведенная к спектру регистрируемого излучения; ч:„„ — минимальный поток излучения динамического .диапазона ФД; I — обратный темновой ток ФД, 0 U - абсолютная динамическая погрешность измерения напряжения на

ФД. После этого ФД освещают. .импульсом излучения. Измеряют на. нем напряжение, по которому определяют величину потока излучения, Повышение быстродействия обеспечивается тем, что длительности переходных процессов при освещении ФД потоком излучения

Ф,,при котором в способе — прототипе длительность максимальна, и потоком излучения Фм„„, равны. Применение способа повышает быстродействие более чем на 307.. 2 ил.

2 Мвв4 от ф„„до ф „(фиг.1) . Из фиг.2 Д, видно, что имеется значение ф„ при (Д котором длительность переходного про- ф цесса максимальна (t„„„, ). Можно определить такое значение Ф<, при котором длительности переходных процессов при изменении от Ф„ до Ф „ и от ф„ до Ф „„„ будут равны. Тогда заряд емкости ФД перед измерением напряжения на нем до начального напряжения U „,,соответствующего Ф„, дает дополнительный выигрыш в быстродей- 3 ствии, Ы

Переходной процесс на ФД после заряда его емкости и освещения описывается дифференциальным уравнением

C(dU/dt) + I<(exp(qU/kT) — 1 3 = g Ф, где С - емкость ФД;

14541 — (kT/q) 1n (1, 458 (g Ф„„,„/Т,„) ° х(1 — О, 113 где k—

Т постоянная Больцмана; абсолютная температура; заряд электрона; интегральная чувствитель=. ность, принеденная к спектру регистрируемого излучения;

Фмнн минимальный поток излучения динамического диапазона фотодиода; обратный темновой ток фотодиода; абсолютная динамическая попогрешность измерения напряжения на фотодиоде.

Т

Н

Формула изобретения

ЗО

Способ регистрации излучения фотодиодом, включающий зарядку емкости

Составитель И.Бурлаков

Техред И.Ходанич Корректор N..Ïîæî

Редактор Г.Бельская

Заказ 870 Тираж 349 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

U — текущее напр е;;.е, k — постоянная Больцмана, Т вЂ” абсолютная температура; текущее время, ф — поток излучения ц " заряд электрона

I — обратный темновой ток ФД, g - -интегральная чувствительность приведенная к спектру реги- 10 стрируемого излучения.

Определив и прировняв длительности переходных процессов перезаряда емкости от напряжения Пн при освещении

ФД потоком излучения ф,, при котором 15 в прототипе длительность максимальна, и ф„„„, учитывая численную апроксимацию Ф, получают значение U

Пример. Для фогодиода ФПЗ"3

Тк* 10 А G 55 пФ g 4 „ 10 нл 20

Задан 8Ж/kT 0,2, получают значение U „ 1 78 мВ, Длительность переходного процесса 95 мкс . При этих же данных длительность переходного процесса способа-прототипа 125 мкс. >5

Таким образом, быстродействие понышается более чем на 30%.

18 фотодиода до начального напряжения ° освещение фотодиода излучением, изме-* рение напряжения на фотодиоде, по которому определяют величину потока излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, емкость фотодиода заряжают до начального напряжения Оц, удовлетворяющего условию; .