DE1916486A1

DE1916486A1 - Hochempfindlicher Strahlungsfuehler

Info

Publication number: DE1916486A1
Application number: DE19691916486
Authority: DE
Inventors: Roger Blaise; Gerard Peres
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1968-03-29
Filing date: 1969-03-31
Publication date: 1969-11-06
Also published as: GB1231906A; NL6904983A; FR1582850A; BE730644A; US3560755A

Description

1915486

PATENTANWÄLTE

DIPL.ING. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

8 München 2, Rosental 7, z.Autg.

Tei.-Adr. lelnpat MUndien τ·ι·ΐοη (0811)2i1»Sf

31. März 1969

Unsar Zeichen,

P-3893 Wy/sch

C(MPAGNIE GMERALE D'ELECl¹RICIl¹E,

Paris / Frankreich
Hochempfindlicher Strahlungsfühler

Die Erfindung, betrifft einen hochempfindlichen Strahlungsfühler mit einer lichtempfindlichen Fühldiode, die elektrisch in Sperrichtung vorgespannt ist und bei Auffall der Meßstrahlung im Lawineneffekt-Bereich arbeitet, und mit einer für die Meßstrahlung unempfindlichen Bezugsdiode, die mit der Fühldiode thermisch gekoppelt,ist und etwa die gleiche Wärmeempfindlichkeit wie diese aufweist.

Die Erfindung befaßt sich also mit einem beispielsweise für Lichtstrahlen bestimmten hochempfindlichen Strahlungsfühler, der als Meßfühler eine Fotodiode aufweist, die elektrisch in Sperrichtung vorgespannt ist und im Lawineneffekt-Bereich arbeiten kann.

Um eine Strahlung feststellen zu können, deren Energie kleiner ist als die günstigste Meßenergieainelle einer her-

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kömmlichen Halbleiter-Fotozelle, ist es bekannt, Fotovervielfacherröhren zu verwenden, wenn das die Wellenlänge der lvießstrahlung gestattet.

Es ist bekannt, daß die Verwendung du Vervielfach erröhr en Schwierigkeiten in der Verwendung des Halbleiters mit sich bringt. Insbesondere muß eine umfangreiche und aufwendige Elektronik | Verwendung finden. Es ist auch bekannt, daß im Empfindlichkeitsbereich für optische Strahlung niedriger Energie Halbleiterbauelemente die Fotovervielfacherröhre ersetzen können. Dafür kommen beispielsweise im .Lawineneffekt-Bereich arbeitende Fotodioden infrage. Durch den Betrieb im Lawineaeffekt-ßereich bietet die Fotodiode sogar einen sehr'hohen inneren Verrielfaehungsfaktor.

Der innere Vervielfachungsfaktor ist definiert als das Verhältnis I unter Beleuchtung einer Polarisationsspannung V zum Wert der Stromstärke unter Beleuchtung bei einer festen PoIa- > ri sat ion s spannung V , die in einem Bereich gewählt ist, in dem ; dieser Strom den konstanten Wert i annimmt, der als Bezugsgröße j benutzt wird. Die beiden Stromstärken sind dabei als diejenigen • Stromstärken definiert, die sich nach Abzug des Dunkel stromes ergeben. Man erhält

M-JL (1)

Dieser Vervielfachungsfaktor nimmt mit der Polarisationsspannung zu und wird theoretisch unendlich, wenn die Polarisations-

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spannung den Wert der Durchbruchspannung V^ erreicht. Um einen möglichst großen Vervielfachungsfaktor ausnützen zu können,,wählt man einen Arbeitspunkt, in dem man sich an die Durchbruchspannung Vß annähert. Bei dieser Annäherung ändert sich der Vervielfachungsfaktor immer rascher, so daß für das Konstanthalten dieses Koeffizienten die Polarisationsspanung sehr genau die gleiche bleiben muß.

Während des Betriebes kann sich überdies die Temperatur der Fotodiode ändern. Selbst eine geringe Änderung der Temperatur bringt aber eine Änderung der Durchbruchspannung und damit eine Veränderung des Vervielfachungsfaktors mit sich, was sehr unangenehm ist.

Es ist also sehr schwierig, mit einem Vervielfachungskoeffizienten angehobenen Wertes zu arbeiten, wenn man dazu eine im Lawineneffekt-Bereich arbeitende Fotodiode benützt.

Will man Kachteile vermeiden, die sich aus Schwankungen des Ausgangssignales eines Halbleiterbauelementes au^tind von Temperatürschwankungen ergeben, so benutzt man bekanntlich ein Bezugs-Halbleiterbauelement, dessen elektrische Eigenschaften in Abhängigkeit von der Temperatur auf gleiche Weise veränderlich sind, wie die des Halbleiterbauelemeßtes, dessen Betriebsbedingungen verbessert werden sollen. Die Kompensation erfolgt dann dadurch, daß man die Ausgangs signale der beiden Halbleiterbauelemente miteinander vergleicht. Man verändert also nicht die Be-

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triebsbedingungen desjenigen Bauelementes, dessen Betriebsbedingungen verbessert werden müßten. Vielmehr nimmt man auf das Ausganssignal dieses Bauelementes Einfluß. Im Fall von im Lawineneffekt-Bereich arbeitenden Fotodioden erlaubt es eine derartige Vorrichtung nicht, ohne großen Aufwand eine näherungsweise Konstanz des erwähnten Vervielfachungsfaktors zu erreichen.

Die Erfindung ermöglicht es, diesen Nachteilen abzuhelfen. Sie verwendet dazu einen Strahlungsfühler, der sich dadurch auszeichnet, daß ZUH Kompensieren von l'emp era tür sch wankungen des Ausgangssignals der Fühldiode ein Ausgangssignal der Bezugsdiode in geeigneter Polarität an die Steuerung der Speisespannung der Fühldiode gelegt ist.

Der Steuerkreis besteht dabei vorzugsweise aus einem Regler für die Speisespannung der Fühldiode, der selbst durch eine Vergleichsschaltung gesteuert ist, die ein Ausgangssignal liefert, das zu den Spannungen an ihren beiden Eingangsklemmen proportional ist. An der einen dieser Klemmen liegt das Ausgangssignal der Bezugsdiode und an der anderen die Speisespannung der Fühldiode. Durch diese Steuerung wird sichergestellt, daß die Speisespannung gleich dem erwähnten Ausgangssignal ist.

Die Vergleichsschaltung weist vorzugsweise einen Differenzierverstärker auf.

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Die Bezugsdiode kann von gleicher Art sein wie die Fühldiode, und ist ebenfalls in Sperrichtung polarisiert.

Die Bezugsdiode wird vorzugsweise mit einem von der Temperatur unabhängigen Strom gespeist. Ihr Ausgangssignal ist gleich dem Potentialunterschied zwischen derjenigen von ihren Klemmen, die mit der Stromquelle verbunden ist, und der Masse, an der ihre andere Klemme liegt.

/ Beide Dioden können mit der gleichen Masse verbunden sein.

Die Bezugsdiode wird vorzugsweise über einen regelbaren Widerstand ausgehend von der gleichen Gleichstromquelle gespeist,

ι wie die Fühldiode.

! In Reihe mit der Fühldiode kann ein Modulator geschaltet

Beide Dioden werden vorzugsweise auf dem selben Halbleiter-' körper ausgebildet.

Dabei weist die Bezugsdiode vorzugsweise größere Abmessungen auf als die Fühldiode.

.; Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung

ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 Strom-Spannungssperrkennlinien i = f (v),

Fig. 2 die Kennlinien der verwendeten Dioden mit ihrer iempe-

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raturabhängigkeit,

Pig. 3 eine Draufsicht auf ein die beiden erfindungsgemäßen Dioden tragendes Siliziumplättchen,

Fig. 4 einen -Querschnitt durch das Plättchen nach Fig. 3, Fig. 5 die dynamischen Betriebskennlinien der Dioden, Fig. 6 eine Prinzipschaltung der Erfindung, und

Fig. 7 ein Einstelldiagramm für den Arbeitspunkt des fotoempfindlichen Elements.

Fig. 1 zeigt Strom-Spannungs-Sperrkennlinien. Kurve 1 gibt die Dunkel-Kennlinie einer beliebigen Silizium-Fotodiode. Kurve 2 ist die Kennlinie einer herkömmlichen Fotodiode bei Beleuchtung. Kurve 3 schließlich ist die Kennlinie einer im Lawineneffekt-Bereich arbeitenden Fotodiode bei Beleuchtung.

Fig. 2 zeigt die Änderung der Dunkelkennlinie 4 und der Lichtkennlinie 5 für eine im Lawineneffekt-Bereich arbeitende Fotodiode in Abhängigkeit von einer Temperaturerhöhung, die eine Änderung der Durchbruchspannung bewirkt. Die Durchbruchspannung Vßi wird zu V™· Die Dunkelkennlinie 4 ändert sich dabei in eine Dunkelkennlinie 4¹ und die Lichtkennlinie 5 in eine Lichtkennlinie 5¹. Es ist im übrigen bekannt, daß der Temperaturkoeffizient der Durchbruchspannung im Lawineneffekt-Bereich positiv ist. Will man für eine bestimmte Beleuchtung mit einem konstanten Vervielfachungsfaktor arbeiten, so muß auch das Ausgangssignal eine

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konstante Stärke beibehalten. Das führt zu einem Ändern des Wertes der Polarisationsspannung. Ursprünglich wurde ein Ausgangssignäl einer Stromstärke I mit Hilfe einer Polarisationsspannung Vj^ erhalten (vgl. Kurve 5 von Fig. 2). Um das gleiche Ausgangssignal zu erhalten, muß bei Kurve 5' eine Polarisationsspannung V"a2 Verwendung finden. Das Spannungsverhältnis ^j- ist in erster Näherung gleich dem Spannungsverhältnis |g|. Die Arbeitsbedingung für einen konstanten Vervielfachungsfaktor M = Konst, kann also in erster Näherung durch die äquivalente Bedingung

Polarisationsspannung _{= koristant} Durchb ruch sp annung

ersetzt werden. Das ist eine von der letzteren, bei der Erfindung zu befriedigenden Bedingung nur wenig abweichende Bedingung.

Der erfindungsgemäße Fühler weist zwei Halbleiterdioden auf, die im Lawineneffekt-Bereich arbeiten. Beide haben den gleichen Temperaturkoeffizienten und ähnliche Kennlinien. Die der Strahlung ausgesetzte Fühldiode arbeitet als Fotodiode im Lawineneffekt-B er ei eh. Die mit der Fühldiode thermisch gekoppelte Bezugsdiode ist der Strahlung nicht ausgesetzt und arbeitet als Steuerorgan eines Nachlaufsteuerkreises. Dieser Kreis ist so ausgelegt, daß der Arbeitspunkt der Fühldiode in jedem Augenblick zumindest annähernd den Wert annimmt, der für das Konstanthalten des Vervielfachungsfaktors erforderlich ist. Das soll unabhängig von TemperaturSchwankungen und unabhängig vom vorgewählten Wert

des Vervielfachungsfaktors möglich sein. g

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Für die Nachlaufsteuerung des Arbeitspunktes der Fühldiode ist eine Regelstufe vorgesehen. Zwischenverstärkerstufen, denen eine Vergleichsschaltung, die vorzugsweise einen Differentialverstärker aufweist, vorgeschaltet ist, erJaiben ein Steuern der an die Fühldiode angelegten Ausgangsspannung durch die an den Klemmen der Bezugsdiode mit identischem i'emperaturkoeffizienten anliegende Spannung. Die Genauigkeit der Steuerung ist eine Funktion der Verstärkung in der Nachlaufsteuerkette.

Der Wert des Vervielfachungsfaktors kann mit Genauigkeit durch die Wahl des Arbeitsstromes der Bezugsdiode eingestellt werden. Diese gestattet aufgrund der überlegenen Auswertung ihres dynamischen Widerstandes eine sehr genaue Regelung der Speisespannung der Fühldiode.

Die beiden den gleichen Temperaturkoeffizienten aufweisenden Dioden mit nahezu übereinstimmenden Kennlinien werden vorzugsweise als integrierte Schaltung monolithisch hergestellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch als Matrix fotoempfind!icher Elemente realisiert werden, die je zwei und zwei thermisch miteinander gekoppelt sind.

Die beiden Dioden können elektrisch voneinander isoliert sein. Darüberhinaus können sie auch gegenüber dem Substrat isoliert werden. Die Isolierung geschieht mit Hilfe bekannter Techniken, wie Oberflächenwachstum auf dem isolierenden Substrat,

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Ausbildung von Isolierkästen oder Schaffung von Diffusionsmauern. Das fotoempfindliche Element kann aus einem Halbleitermaterial gefertigt sein, das der Germanium- oder der Silizium-Gruppe angehört. Es kann auch zur Gruppe der AIII/BV-Verbindungen gehören, wie Indiumantimonid, Indiumarsenid, Galliumarsenid usw. Diese Materialien sind als Strahlungsfühler für Strahlungen geeignet, für die Fotovervielfacher wegen ihrer spektralen Empfindlichkeits-. grenzen nicht mehr verwendbar sind. Die Erfindung erlaubt im übrigen die Verwendung beliebiger im Lawineneffekt-Bereich arbeitender Dioden. Ihr Aufbau kann PN, PIN, PTXPN, usw. sein.

Das Anlegen der Polarisationsspannung an die Fotodiode kann auch nicht kontinuierlich, beispielsweise in Form von Impulsen erfolgen. Das macht lediglich eine geringfügige Abwandlung des Anlegungskreises erforderlich.

■ In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden

die beiden Dioden, bei denen es sich beispielsweise um Siliziumdioden handelt, als integriertes Schaltelement monolithisch ausgebildet. Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht ein Plättchen aus P-leitendem Silizium, das die Dioden 6 und 7 auf dem ursprünglichen Material 8 trägt. Fig. 4 zeigt das integrierte Schaltelement von Fig. 3 im Schnitt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Dioden 6 und 7, deren Abmessungen sich unterscheiden können, werden gleichzeitig durch eines der bekannten Verfahren hergestellt.

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Es kann sich, wie das Fig. 4 erläutert, um eine Herstellung der Sperrschichten nach der herkömmlichen Planartechnik handeln. Ausgehend von der Oberfläche von Halblßiterbereichen, die als Ort für die Dioden 6 und 7 bestimmt sind, läßt man einen N-leiten-

den Störstoff mit einer Oberflächenkonzentration eindiffundieren, die eine N-Leitfähigkeit im P-leitenden wlaterial 8 bis zu einer vorbestimmten Tiefe ergibt. Auf diese Weise entsteht eine G-renz-' schicht zum ursprünglichen Material.

Das gleichzeitige Herstellen der beiden Dioden stellt sicher, daß sie den gleichen Temperaturkoeffizienten haben und sich auch in ihren elektrischen Eigenschaften gleicnen.

Im Betrieb wird die Fühldiode 6 einer Strahlung ausgesetzt und arbeitet als Fotodiode im Lawineneffekt-Bereich. Die Bezugsdiode 7 wird auf beliebige V/eise vor der Bestrahlung geschützt.. Das geschieht beispielsweise durch Fokussieren der Strahlung ausschließlich auf die fotoempfindliche Fühldiode 6, durch Anbringen eines Schutzschirmes vor der Bezugsdiode 7 od. dgl.

Fig. 5 zeigt zwei Sperr-Kennlinien 30 und 31 für die einer

Strahlung ausgesetzte Fühldiode 6, die eine Fotodiode ist. Die Kennlinie 30 entspricht einer Temperatur t , und die.Kennlinie 31 einer Temperatur t^ (t^> t_Q). Fig. 5 zeigt weiter zwei Kennlinien 10 und 11 der nicht der Strahlung ausgesetzten Bezugsdiode 7. Auch hier entspricht die Kennlinie 10 der Temperatur t_Q und die andere Kennlinie 11 der Temperatur t-j. Fig. 5 zeigt weiter eine

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Ladungsgerade D . Sie beginnt auf der Spannungsachse in einem Punkt 50, der der Spannung der Polarisationsspannungsquelle entspricht. Ihre Neigung zur Stromstärkenachse hin gibt den viert ' eines Ladewiderstandes an, der mit der Fühldiode 6 in Reihe geschaltet ist.

Die Gerade D_Q bestimmt den Arbeitspunkt F₀ der Diode bei der Temperatur t für eine Polarisations spannung, die durch den Punkt 50 wiedergegeben und im Folgenden mit V(50) bezeichnet ist. Diesem Punkt entspricht für die Bezugsdiode 7, die der Strahlung nicht ausgesetzt ist, ein Arbeitspunkt F'_o auf der Kennlinie 10*

Ein Punkt 40 gibt für die Temperatur t auf Fig.5 die Durchbruchspannung an, die für die beiden Dioden 6 und 7 die gleiche ist. Der Punkt 41 bezeichnet die Durchbruchspannung dieser Dioden bei der Temperatur t-.

Soll der Vervielfachungsfaktor auf die oben erläuterte Art festgehalten werden, so kann dafür näherungsweise beim Übergang der Temperatur von t auf t- die Bedingung angegeben werden, daß der Ärbeitspunkt sich von F parallel zur Spannungsachse zum Arbeitspunkt F-j auf der Kennlinie 31 verschieben muß, die der Temperatur t.j entspricht.

Nach dem oben Gesagten bleibt in erster Näherung das Verhältnis der Polarisationsspannung der Bezugsdiode 7 zu ihrer Durchbruchspannung konstant. Es gilt also

Y(SO) _ Y(51)

V(40) " V(41) - 12 -

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Würde man eine präzise Konstanz der die Fühldiode 6 durchfliessenden Stromstärke I erhalten, so wäre folgende Gleichung gültig:

V(FQ) _ V(FI)
V(40) ~~ V(41)

Diese letzte Gleichung wird erfindugsgeinäß näherungsweise durch eine Verschiebung der Ladungsgerade von D₀ nach D₁ erreicht. Die Gerade D₁ ist zur Gerade D₀ parallel. Sie ist so gewählt, daß der Arbeitspunkt F¹^ der Bezugsdiode 7 auf Kennlinie 11 der gleichen Stromstärke entspricht, ms der Arbeitspunkt .F'₀.

Fig. 6 zeigt eine Schaltung, die eine Auswertung des Ausgangssignals der Bezugsdiode 7 gestattet, Me der Strahlung nicht ausgesetzt 1 st. Sie dient als Steuerorgan eines lachlaufsteuei'-kreises, mit dessen Hilfe die Laäungsgerade von "3L nach 3« verschoben wird, spenn sich die ^emperatur von t nach k* anäeri*· J5as erlaubt näheriingsweise in jedem Augenbüek den Arbeitspunki der ersten ibtoempfinctlichen Diode., also der jPühMioäe 6, auf einen Wert 2u -legen, äer für &s Auireiahterhialtien ier ftmstism $®s vieJ-fachungs$aktors erforderlich ist.

Kreis Kreist eine %ei:sequ:elle Ii? m£, Wm Her 6 i&er einen Berienregier % Mß i^lm^sstMKSspaimung Zief erit und andererseits üb«r einen Begeiwiäers^an^. t7 Me Boilarisatio spannung m _vdie Bezugsäioäe 1 legt. Dme Serienregler 16 -ist # einen fitersiand 21 geladen und kam aus einem -eketf'IISer £en lii-

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derstand 21 geladenen Transistor bestehen. Er wird über einen Vers-ferker 18 gespeist, dem selbst eine Differential-Vergleichsschaltung vorgeschaltet ist, die aus zwei Transistoren 19 und besteht. Diese Schaltung erlaubt es Eigenabweichungen der Vergleichsschaltungsstufe aufgrund von Temperatürschwankungen zu vermeiden.

Die in den Punkten K und L vorhandenen Spannungen werden

in der Vergleichsschaltungsstufe 19-20 miteinnder verglichen. Das sich ergebende Fehlersignal wird verstärkt und dient als Steuersignal für den Serienregler 16, der zwischen die Punkte Q₁ und L eingeschaltet ist.. Die Verstärkung der Schaltgruppe Vergleichsschaltung-Verstärker und Regler muß für das Vermindern der Fehlerspannung groß sein, wenn man eine genaue Regelung erhalten will.

Als ladewiderstand für die Fühldiode 6 ist ein Widerstand 23 vorgesehen, dessen Widerstand sehr der Neigung der Geraden D₀ und D.J von Fig. 5 entspricht.

Man kann überdies dann, wenn die Speisung der Diode 6 in Impulsform oder moduliert erfolgen soll, mit dieser Diode in Reihe einen Modulator 22 schalten. Dieser Modulator kann als ALLES- oder NICHTS-Element arbeiten, also wie ein periodisch betätigter Unterbrecher, der in Impulsbetrieb arbeitet. Will man eine Sinusmodulation erhalten, so arbeitet man beispielsweise

mit magnetischer Kopplung.

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Der Dunkelstroai der ßezugsdiode 7, der im Ast QiC fließt, ; kann durch den Regelwiderstand 17 geregelt werden. Dieser Strom kann denjenigen, der durch die Fühldiode 6 fließt, um eine oder zwei Größenordnungen, also um einen Faktor 10, 100 oder auch mehr übersteigen. ? -

Bei einer besonderen Anwendungsform ist es zum Vergrößern des für die ßezugsdiode 7 zulässigen Stromes und damit zum Erhöhen der Genauigkeit der Regelung vorteilhaft, der ßezugsdiode ■ 7 geometrisch größere Abmessungen zu geben, als der Fühldiode 6. Sie arbeitet dann mit konstanter Stromdichte. .

Hinsichtlich der Art der Regelung des Arbeitspunktes der lichtempfindlichen Fühldiode ergibt sich erfindungsgemäß ein bedeutender Vorteil daraus, daß der Arbeitspunkt genau einstellbar ist und zwar durch die Wahl des Arbeitspunktes der als Steuerorgan arbeitenden ßezugsdiode nach der in Fig. 7 gezeigten Art.

Der Arbeitspunkt F'_o von Fig, 6 für die ßezugsdiode 7 kann gewählt werden, indem man sich beispielsweise einen bestimmten Wert für den Dunkel strom, vorgibt, wie Si¹ auf Fig. 7· Der Punkt F'_o ist damit festgelegt und wird vorteilhafterweise im nahezu vertikalen feil der Kennlinie 10 der als Steuerorgan dienenden Bezugsdiode gewählt. Es ergibt sich dann daraus der Funkt F₀ auf der-Kennlinie 30 und damit der Arbeitspunkt der lieht empfindlichen Fühldiode 6. Dieser Arbeitspunkt kann, wie das oben bereits·-er-läutert wurde, jederzeit auf dem Wert gehalten werden, der zum-

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Erfüllen der Bedingung des konstanten Vervielfachungsfaktors erforderlich ist. Andererseits ist es vorteilhaft, wenn der Arbeitspunkt der Pühldiode 6 in einem gewissen engen Einstellbereich regelbar ist. Das ist sehr einfach durch die Wahl des Arbeitspunktes auf die in Fig. 7 gezeigte Weise zu realisieren.

'tatsächlich entspricht einer unbeabsichtigten Änderung des Wertes Si¹ des Dunkel stromes eine Änderung der Lage von FV₀ auf der Kennlinie 10-, die aber nur eine äußerst geringe Verschiebung des Punktes 50 zur Folge hat, da der Punkt F¹ in den nahezu vertikalen Abschnitt der Kennlinie 10 gelegt ist. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die Lage von F auf der Kennlinie 50 sehr genau einzustellen. Es ist leicht einzusehen, daß das ganz anders wäre, wenn man die Lage des Arbeitspunktes einfach ausgehend vom Wert der PolarisatiOnsspannung bestimmt hatte.

Die Vorzüge der erfindungsgemäßen Vorrichtung sin«! insbesondere in der Möglichkeit eines Arbeitens mit nahezu konstantem Vervielfachungsfaktor bei Verwendung einer iiawinen-Eo to diode zu sehen,

Der Gegenstand der Erfindung ist insbesondere im Zusammenhang mit Laser-ütelemetrie von Ittteresse. Bei derartigen Geraten handelt es sich beim Lichtfühler im allgemeinen um eine Foto vervielfacherröhre. Diese Bohre kann voTteilhafterweiae durch einen erfindungsgemäßen Fühler verwendet werden. Man betreibt diesen dann im Impulsbetrieb. line Speisung in Form einer Sinusmodulation

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ist vorzuziehen, wenn ein erfindungsgemäßer Fühler für das Feststellen Hertz'scher Wellen geringer Leistung im Hyperfrequenzbereich verwendet wird. Dieser modulierte Betrieb ist auch dann zu empfehlen, wenn für eine Löschung von ivlikroplasmen im Inneren des die Diode bildenden Halbleiters gesorgt werden muß, oder
auch dann wenn der Erfindungsgegenstand für die Führung oder das Verfolgen von militärischen oder WeIträumfahrzeugen, wie Raketen, mit Hilfe eines Lasers Verwendung findet.

Überdies arbeitet der erfindungsgemäße Fühler in breiten Spektralbereichen des Lichtwellenlängengebietes, für das man
bisher nur über Fotovervielfacherröhren geringer Empfindlichkeit verfügte, beim Arbeiten mit angehobenem Vervielfachungsfaktor.

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Claims

Patentansprüche :

1. Hochempfindlicher Strahlungsfühler mit einer lichtempfindlichen Fühldiode, die elektrisch in Sperrichtung vorgespannt ist und bei Auffall der Meßstrahlung im Lawineneffekt-Bereich arbeitet, und mit einer für die Meßstrahlung unempfindlichen ßezugsdiode, die mit der Fühldiode thermisch gekoppelt ist und etwa die gleiche Wärmeempfindlichkeit wie diese aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kompensieren von 'temperatur-. Schwankungen des Ausgangssignals der Fühldiode ein Ausgangssignal der Bezugsdiode (7) in. geeigneter Polarität an die Steuerung der Speisespannung der Fühldiode (6) gelegt ist.

2. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis zum Regeln der Speisespannung der Fühldiode ein Regler (16) ist, der selbst von einer Vergleichsschaltung (18 bis 20) gesteuert ist, deren Ausgangssignal proportional zu den Spannungen an ihren beiden Eingangsklemmen (K, L) ist, von denen an die eine (K) das Ausgangssignal der Bezugsdiode (7) und an die andere (L) zum Erhalt einer Nachlaufsteuerung dieser Speisespannung mit Anpassung an das Ausgangssignal die Speisespannung der Fühldiode (6) gelegt ist.

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3. Fühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung einen Differentialverstärker (1b) aufweist.

4. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsdiode (7) von gleicher Art ist wie die Fühldiode (6) und wie diese in Sperrichtung polarisiert ist.

5. Fühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die * Bezugsdiode (7) von einem Strom gespeist ist, der von der Temperatur im v/esentlichen unabhängig ist und daß ihr Ausgangs signal die Potentialdifferenz zwischen derjenigen ihrer Klemmen, die mit der Stromquelle verbunden ist, und der niasse ist, an der inre andere Klemme liegt.

6. Fühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dioden (6, 7) an derselben blasse liegen und daß die Dezugsdiode (7) über einen Regelwiderstand (17) ausgehend von der gleichen Gleichspannungsquelle (15) gespeist ist, wie die Fühl-

) diode (6).

7. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fühldiode in Reihe ein iiiodulator (22) geschaltet ist.

S.Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dioden (6, 7) auf dem gleichen Halbleitersubstrat (8) ausgebildet sind.

9. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsdiode (7) größere Abmessungen hat als dieEiihldipde (6).