Устройство для преобразования света б электрический сигнал

 

(») 434617

Оп ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 14.03.72 (21) 1758682/26-9 (51) М. Кл. Н 04п 5 30 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 30.06.74. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 06.11.74

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытии (53) УДК 621.397(088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Литтеб ан

К. Ф. Берковская, Н. В. Кириллова, р дт, Б. Г. Подласкин и В. Б. Шуман

Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе

АН СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СВЕТА

В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ

Изобретение относится к области создания безвакуумных фотоэлектрических устройств, осуществляющих сканирование и автоматический контроль параметров, поступающих на вход устройства в виде пространственного распределения освещенности.

Известны устройства для преобразования света в электрический сигнал, содержащие сканистор, состоящий из фоточувствительного и фотонечувствительного слоев, снабженных контактами, и базового слоя, генератор пилообразного напряжения и дифференцирующий усилитель.

Компенсация коммутирующего напряжения на входе дифференцирующего усилителя осуществляется подачей напряжения обратной полярности. Однако достигнуть полной компенсации в такой схеме включения прибора невозможно, так как коммутирующее напряжение претерпевает ряд специфических искажений, связанных с неоднородностями структуры данного экземпляра сканистора, наличием фоновой засветки, изменениями температуры в процессе работы прибора. Прохождение ложных сигналов на вход усилителя, связанных с разбалансом компенсационной схемы, снижает пороговую чувствительность прибора.

Целью изобретения является улучшение пороговой чувствительности устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве генератор пилообразного напряжения подключен к контактам двух одинаковых частей фоточувствительного слоя, а дифференцирующий усилитель подключен к контакту фотонечувствительного слоя, расположенного между одинаковыми частями фоточувствительного слоя.

На чертеже изображена блок-схема предла10 гаемого устройства.

На одной грани монокристалла 1гг (р) -типа проводимости созданы фотонечувствительный

2 и два фоточувствительных 3 и 4 слоя p (n)типа проводимости. Участки монокристалла, 15 расположенные между p (n) -слоями 2, 3 и 4 играют роль базового слоя. Область слоя 2 снабжена электрическим контактом 5, области слоев 3 и 4 — контактами 6, 7 и 8, 9 соответственно. Источники 10 и 11 постоянного сме20 щения подключены к контактам 8, 9 и б, 7.

К контактам 7 и 9 подводятся сканирующее и компенсирующее напряжения U и ег. от генератора 12. Контакт 5 электрически связан с нагрузочным сопротивлением 13, сигнал с ко25 торого поступает на дифференцирующий усилитель 14.

Предлагаемая конструкция позволяет улучшить пороговую чувствительность устройства за счет более точной компенсации коммутн30 рующего напряжения на ьходе дифференцп434617 рующего усилителя. Компенсирующее напряжение формируется на основе сигнала, прошсдцгего срез компенсирующую фоточувствительную площадку сканистора, полученную на той же грани монокристалла в едином технологическом процессе, что и фотоприемная площадка. Таким образом, устраняется существенная часть ложных сигналов, связанны < с протяженными неоднородностями структуры в целом, с изменением фоновой засветки или температуры.

Кроме того, компенсирующая фоточувствительная площадка может быть использована, например, для регистрации эталонного изображения.

Если на регистрирующую фотоплощадку спроектировать изображение изделия с контролируемым параметром, расположенным параллельно направлению сканирования, а на компенсирующую площадку — эталонное изображение этого параметра, то суммарный ток через нагрузочное сопротивление 13 равен нулю только в том случае, если оба изображения совпадут по величине и местоположению. Если цепь обратной связи позволяет оперативно изменять размеры контролируемого изделия, то со сканистора поступает сигнал рассогласования до тех пор, пока токи с обеих площадок пе уравняются, т. с. пока эталонное и контролируемое изображения не совпадут и параметр не будет автоматически отрегулирован.

В тех случаях, когда не стоит задача регистрации эталонного изображения и компенсации фоновой засветки, в качестве регистрирующей площадки может быть использован слой 2, а оба слоя 3 и 4 — в качестве компенсирующих.

Устройство работает следующим образом.

В исходный мо IcHT времени на одну из двух областей слоя 3 и 4 (например, 3) спроектирована регистрируемое линейное распределение освещенности. Область 4 засвечена фоновым излучением. Источники IO и 11 постоянного смещения создают линейное падение напряжения на этих слоях. Напряжение на выходах генератора 12 равно нулю; таким образом, протяженные фотодиоды в двух р — и — p (n — р- — и) -структурах, образованных слоями

3, 2 и базовым слоем и 4, 2 и базовым слоем, 10 свет пе воспринимают.

В следующим момент времени с увеличением напряжения U> и Un на выходах крайние фотодиоды начинают воспринимать свет, и формируется фототок, пропорциональный

15 освещенности коммутируемых диодов. Дальнейшее увеличение напряжений U и U приводит к сканированию по всей длине структуры. Видеосигнал формируется на нагрузочном сопротивлении 13. Он является разностью

20 токов сигналов со слоев 3 и 4. Производная по времени от результирующего тока является видеосигналом, однозначно отражающим пространственное распределение освещенности по длине сканистора.

Предмет изобретения

Устройство для преобразования света в электрический сигнал, содержащее сканистор, состоящий из фоточувствительного и фотоне30 чувствительного слоев, снабженных контактами, и базового слоя, генератор пилообразного напряжения и дифференцирующий усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения пороговой чувствительности, упо35 мянутый генератор пилообразного напряжения подключен к контактам двух одинаковых частей фоточувствительного слоя, а дифференцирующий усилитель подключен к контакту фотонечувствительного слоя, расположенного

40 между одинаковыми частями фоточувствительного слоя.

434617 и

Составитель К, Берковская

Техред Н. Куклина

Корректор Т. Хворова

Редактор Е. Караулова

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 2966/18 Изд. № 1805 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5