Фотоэлектрическое устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.02.74 (21) 1997086/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.07,77. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 23.08.77

1/32

Госуда р ст вен ный ком итет

Совета Министров СССР по делам изобретений

8.8) и открытий (72) Авторы изобретения

П. Ф. Олексеенко, С. В. Свечников и Н. И. Сыпко

Институт полупроводников АН УССР (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области фотометрии и оптоэлектроники.

Известно фотоэлектрическое устройство, содержащее источник излучения, фоторезистор со спектральной характеристикой глаза, регистрирующий узел (1, 2), В этом устройстве чувствительность фоторезистора нестабиль:на, а диапазон измеряемых световых величин ограничивается пределами линейности люксамперной характеристики.

Наиболее близким по технической сущности является фотоэлектрическое устройство, содержащее источник излучения, два фотоприемни ка, дифференциальный усилитель и регистрирующий узел (3).

Недостатки известного фотоэлектрического устройства — низкая стабильность и малая линейность характеристики фотоприемника.

Целью изобретения является повышение стабильности и линейности характеристики фотоприемного устройства. Эта цель достигается тем, что один из фотоприемников через его контакты питания соединен с выходом дифференциального усилителя, а вход последнего связан через усилитель с выходом другого фотоприемника, при этом выходное напряжение усилителя служит для питания приемника.

На чертеже дано предлагаемое устройство.

Оно состоит из исследуемого источника 1 излучения, связанного оптически с линейным фотоприемником, например фотодиодом 2, сопротивление 3 нагрузки которого подклю5 чена ко входу усилителя 4, выход которого подключен к одному из входов дифференциального усилителя 5. На этот же вход с клеммы 6 при калибровке подается эталонное напряжение U». К другому входу дифференци10 ального усилителя 5 подключено сопротивление 7 нагрузки второго фотоприемника 8, представляющего собой, например, фоторезистор.

Исследуемый источник излучения освещает

15 одновременно оба фотоприемника. Пока люкс-амперная характеристика фоторезистора линейна, имеем:

1ф — К, 5 V().) b()) d)„ (1)

20 где 1С, — фототок фоторезистора;

Ко — его спектральная чувствительность в максимуме; (Х„= 0,555 мкм), 25 V(X) — спектральная характеристика фоторезистора, соответствующая кривой видности глаза, b(Х) — спектральная мощность излучателя, 30 Х вЂ” длина волны.

С другой стороны, для йнтегральной яркости имеем соотношение:

В = 681 s V (>) b (>,) cD, (2) где  — интегральная яркость, 681 — механический эквивалент света.

Сравнивая (1) и (2), находим связь между

1ф и В:

, =в. = кв.

681

Если сопротивление нагрузки фоторезистора много меньше его собственного, то для выходного напряжения фотометрического устройствам имеем:

U,„„= К ®В = К,В, (4) где Rz — сопротивление нагрузки фоторезистора.

Из (4) видно, что выходное напряжение пропорционально яркости, пока размерная величина К> является постоянной.

На фотодиодном входе дифференциального усилителя действует напряжение:

Ui = К2В, (5) где К вЂ” размерная постоянная.

На выходе дифференциального усилителя действует напряжение

У=К,(U,„,— U,), (6) где Кз — коэффициент усиления дифференциального усилителя.

При достаточно большом Кз выходное напряжение фотометрического устройства благодаря обратной связи будет пропорционально яркости (или освещенности) исследуемого объекта. Поскольку второй фотоприемник питается напряжением, получаемым посредством усиления сигнала с первого фотоприемника, фотоэлектрическое устройство обладает повышенной стабильностью, а так как второй фотоприемник охвачен при этом цепью обратной связи — линейностью.

С изменением спектральной характеристики излучателя фотоэлектрическое устройство калибруется по следующей методике.

На фотодиодный вход дифференциального

5 усилителя с клеммы 6 подается калибрационный сигнал U„„соответствующее В„и фоторезистор засвечивается новым источником света до уровня, когда фототок 1ф=1„. Кроме этого, изменяют коэффициент усиления

10 усилителя 5 до величины, обеспечивающей выходное напряжение U= У„при засветке фотодиода излучателем с яркостью B=B„, Таким образом предложенное фотоэлектрическое устройство обладает линейностью и

15 стабильностью выходной характеристики.

Формула изобретения

Фотоэлектрическое устройство, содержа20 щее источник излучения, два фотоприемника, выходы которых связаны с входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с регистрирующим узлом, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения ста25 бильности и линейности выходной характеристики, один из фотоприемников через его контакты питания соединен с выходом дифференциального усилителя, a его вход соединен через усилитель с выходом другого фотоприем30 ника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сб. «Полупроводниковая техника и микроэлектроника», «Наукова думка», Киев, 1973 г., 35 вып. 11, стр. 76 — 77.

2. Богданович В. Б. и др. «Фоточувствительные химически осажденные из водного раствора пленки CdS с контролируемыми спектрами распределения фотопроводимости, изд.

40 «Машиностроение», М., 1966 г., стр. 81 — 33.

3. М. М. Гринштейн и др. Фотоэлектрические концентратометры для автоматического контроля и регулирования, «Машиностроение», М., 1966, с. 82 — 84.

Редактор Н. Коган

Составитель М. Дедловский

Техред 3. Тараненко

Корректор Л. Орлова

Заказ 1695(13 Изд. № 593 Тираж 881 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д.4/5

Типография, пр. Сапунова, 2