DE2245508C3 - Process for operating point control of semiconductor avalanche photodiodes - Google Patents
Process for operating point control of semiconductor avalanche photodiodesInfo
- Publication number
- DE2245508C3 DE2245508C3 DE2245508A DE2245508A DE2245508C3 DE 2245508 C3 DE2245508 C3 DE 2245508C3 DE 2245508 A DE2245508 A DE 2245508A DE 2245508 A DE2245508 A DE 2245508A DE 2245508 C3 DE2245508 C3 DE 2245508C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- operating point
- avalanche
- noise
- measured
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers without distortion of the input signal
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/3084—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in receivers or transmitters for electromagnetic waves other than radiowaves, e.g. lightwaves
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
- H04B10/691—Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
- H04B10/6911—Photodiode bias control, e.g. for compensating temperature variations
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eir. Verfahren zur Arbeitspunktregelung von Halbleiter-Avalanche-Fotodioden, die insbesondere zur Messung kleiner Lichtsignale verwendet werden, wobei der Rauschpegel der Avalanche-Fotodiode gemessen wird und als Regelgröße zur Einstellung d.i Arbeitspunktes der Avalanche-Fotodiode derart verwendet wird, d-ß der mittlere Rauschpegel konstant bleibt.The invention relates to eir. Process for operating point control of semiconductor avalanche photodiodes, which are used in particular to measure small light signals, the noise level being the Avalanche photodiode is measured and as a control variable for setting the operating point of the avalanche photodiode is used such that d-ß the middle one Noise level remains constant.
Unter einer Halbleiter-Avaianche-Faodiode versteht man ein zweipoliges Bauelement, bei dem die Stromspannungscharakteristik ausgenutzt wird, um Lichtenergie zu messen. Es besteht im allgemeinen aus einem Halbleiterkristall mit Sperrschicht. Wird die Sperrspannung an der Diode bis zu einem bestimmten Wert, der sogenannten Durchbruchspannung, erhöht, so steigt der Sperrstrom sprungartig um mehrere Zehnerpotenzen an. Die Ursache dafür ist die hohe Feldstärke der Sperrschicht, welche die den Sperrstrom bildenden Ladungsträger so stark beschleunigt, daß sie durch Stoßionisierung von Gitteratomen Trägerlawinen auslösen, die den Stromanstieg verursachen.Understood by a semiconductor Avaianche Faodiode a two-pole component in which the voltage characteristic is used to Measure light energy. It generally consists of a semiconductor crystal with a barrier layer. Will the Reverse voltage on the diode is increased up to a certain value, the so-called breakdown voltage, so the reverse current increases suddenly by several powers of ten. The reason for this is the high field strength the barrier layer, which accelerates the charge carriers forming the reverse current so much that they pass through Impact ionization of lattice atoms trigger avalanches that cause the current to rise.
Derartige Halbleiter-Avalanche-Fotodioden werden in zunehmendem Maße als Detektoren für kleine Lichtsignale, so z. B. in Laser-Entfernungsmessern, eingesetzt. Ein derartiger Laser-Entfernungsmesser mißt die Laufzeit zwischen dem Aussenden eines Laserimpulses und dem Eintreffen des vom Ziel reflektierten Impulses.Such semiconductor avalanche photodiodes are increasingly used as detectors for small size Light signals, e.g. B. used in laser rangefinders. Such a laser rangefinder measures the transit time between the emission of a laser pulse and the arrival of the target reflected pulse.
Da die Energie der reflektierten Impulse, insbesondere bei großen Entfernungen, oftmals sehr klein ist, muß der Arbeitspunkt der das reflektierende Licht messenden HalbleiterAvalanche-Fotodiode für eine optimale Messung sehr genau eingehalten werden. Das ist besonders über einen größeren Temperaturbereich schwierig, da der optimale Arbeitspunkt und das Signal/Rauschverhältnis stark von der Temperatur abhängen. Des weiteren liefert im optimalen Arbeitspunkt das Avalanche-Rauschen einen wesentlichen Anteil des Gesamtrauschens und hängt kritisch vom eingestellten Arbeitspunkt ab. Since the energy of the reflected pulses is often very small, especially at great distances, the working point of the semiconductor avalanche photodiode measuring the reflecting light must be adhered to very precisely for an optimal measurement. This is particularly difficult over a larger temperature range, since the optimal operating point and the signal-to-noise ratio depend heavily on the temperature. Furthermore, at the optimal operating point, the avalanche noise provides a significant proportion of the total noise and is critically dependent on the set operating point.
Aus The Review of Scientific Instruments, Bd. 41, Nr. 8, Aug. 1970, S. 1191-1195 ist ein Verfahren zur Arbeitspunktregelung von HaJbleiter-Avalanche-Fotodioden, insbesondere zur Messung kleiner Lichtsignale, bekannt Danach ist in der Tat der Einsatz von Avalanche-Dioden dann problematisch, wenn ein größerer Temperaturbereich auftritt, da der optimale Arbeitspunkt und das Signal/Rauschverhältnis stark von der Temperatur abhängen. Weiter geht daraus hervor, daß zur Arbeitspunktregelung von Halbleiter-Avalan- che-Fotodioden der mittlere Rauschpegel der Fotodioden zu messen und als Regelgröße zu verwenden ist. From The Review of Scientific Instruments, Vol. 41, No. 8, Aug. 1970, pp. 1191-1195, a method for operating point control of semiconductor avalanche photodiodes, in particular for measuring small light signals, is known. It is actually used Avalanche diodes are problematic when a larger temperature range occurs, since the optimal operating point and the signal / noise ratio depend heavily on the temperature. It also emerges from this that for operating point control of semiconductor avalanche photodiodes, the mean noise level of the photodiodes is to be measured and used as a control variable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem der optimale Arbeitspunkt genau eingehalten werden kann.The invention is based on the object of specifying a method of the type mentioned at the outset, with which the optimal working point can be precisely maintained.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in Meßpausen, in denen kein Lichtsignal gemessen wird, die Vorspannung an der Avalanche-Fotodiode auf einen Wert weit unterhalb des Avalanche-Gebietes umgeschaltet wird und nur während dieser Zeit die mittlere Rauschspannung oder die Anzahl der Rauschimpulse, die in einer vorgegebenen Zeit einen vorgegebenen Sollwert überschreiten, gemessen werden, und als Regelgröße zur Einstellung des Arbeitspunktes verwendet werden.The object is achieved in that the bias voltage is applied in measurement pauses in which no light signal is measured at the avalanche photodiode is switched to a value far below the avalanche range and only during this time the mean noise voltage or the number of noise pulses in a predetermined time exceed a predetermined target value, can be measured, and as a controlled variable can be used to set the operating point.
Durch diese Lösung ist insbesondere für Systeme mit zeitabhängiger Verstärkung ein besonders günstiges Verfahren, die Regelgröße in Augenblicken mit bekannter fester Verstärkung zu bestimmen, gegeben.This solution is a particularly favorable one, especially for systems with time-dependent amplification A method for determining the controlled variable in moments with a known fixed gain is given.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figur näher erläutert werden, die ein Blockschaltbild einer geeigneten Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.In the following the invention will be explained in more detail with reference to the figure, which is a block diagram of a represents a suitable arrangement for carrying out the method according to the invention.
Mit 1 ist dabei die Halbleiter-Avalanche-Fotodiode bezeichnet, mit 2 ein ihr nachgeschalteter Verstärker und mit 3 eine Auswerteschaltung. Ein Regelverstärker 4, dem beispielsweise als Regelgröße die mittlere Rauschspannung am Ausgang des Verstärkers 2 zugeführt wird, regelt das Netzgerät 5 für die Halbleiter-Avalanche-Fotodiode, das wiederum den Arbeitspunkt der Diode 1 in Abhängigkeit von der Regelgröße steuert. Um also einen günstigen Arbeitspunkt der Fotodiode 1 einzuhalten, wird dieser nach der mittleren Rauschspannung am Verstärkerausgang 2 geregelt. Um ein erlaubtes schlechtes Signal/Rauschverhältnis nicht zu unterschreiten, wird auf konstante Rauschspannung geregelt. Es kann in der Praxis einfacher sein, als Regelgröße eine andere, in bekannter und eindeutiger Weise von der Rauschleistung abhängenden Funktion, zu benutzen, nämlich die Anzahl der Rauschimpulse, die in einer gegebenen Zeit eine Schwelle überschreiten.The semiconductor avalanche photodiode is denoted by 1, and an amplifier connected downstream of it is denoted by 2 and with 3 an evaluation circuit. A control amplifier 4, for example, the mean as a control variable Noise voltage is supplied to the output of the amplifier 2, regulates the power supply unit 5 for the Semiconductor avalanche photodiode, which in turn determines the operating point of the diode 1 as a function of the Controlled variable. So in order to maintain a favorable working point of the photodiode 1, this is after the average noise voltage at amplifier output 2 regulated. A permitted bad signal / noise ratio not to fall below, is regulated to constant noise voltage. It can in practice be simpler than another, which depends in a known and unambiguous manner on the noise power as a controlled variable Function to use, namely the number of noise pulses that occur in a given time Exceed the threshold.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2245508A DE2245508C3 (en) | 1972-09-15 | 1972-09-15 | Process for operating point control of semiconductor avalanche photodiodes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2245508A DE2245508C3 (en) | 1972-09-15 | 1972-09-15 | Process for operating point control of semiconductor avalanche photodiodes |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2245508A1 DE2245508A1 (en) | 1974-03-21 |
| DE2245508B2 DE2245508B2 (en) | 1979-01-11 |
| DE2245508C3 true DE2245508C3 (en) | 1979-09-13 |
Family
ID=5856519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2245508A Expired DE2245508C3 (en) | 1972-09-15 | 1972-09-15 | Process for operating point control of semiconductor avalanche photodiodes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2245508C3 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012020288A1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-17 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Optoelectronic detection device mt reduced energy consumption, motor vehicle and corresponding method |
| DE102012021830A1 (en) * | 2012-11-08 | 2014-05-08 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Optoelectronic detection device with adjustable bias voltage of an avalanche photodetector for a motor vehicle, motor vehicle and corresponding method |
-
1972
- 1972-09-15 DE DE2245508A patent/DE2245508C3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2245508B2 (en) | 1979-01-11 |
| DE2245508A1 (en) | 1974-03-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0166106B1 (en) | Receiver circuit for a distance-measuring apparatus according to the principles of transition time measurement of a light pulse | |
| EP1972961B1 (en) | Optoelectronic sensor and method for measuring distance or a change in distance | |
| DE2216765C3 (en) | Method and device for distance measurement | |
| DE2634627C2 (en) | Laser range finder | |
| EP0742450A2 (en) | Method and apparatus for measuring the time for light to travel a measurement path extending between a measurement apparatus and a reflecting object | |
| EP0025086A2 (en) | Method and arrangement for measuring pulse separation of periodic pulse pairs | |
| EP1527321B1 (en) | Device and method for distance measurement | |
| EP0312524B1 (en) | Procedure and installation for measuring a distance by processing of a pulsating optical signal | |
| CH662187A5 (en) | METHOD FOR ELECTRO-OPTICAL DISTANCE MEASUREMENT, AND DISTANCE MEASURING DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD. | |
| EP0257292A1 (en) | Opto-electronic device for measuring distance according to the principle of the measurement of echo return time | |
| DE2723835C2 (en) | Laser distance measuring device based on the principle of measuring the transit time of a light pulse | |
| DE2257445B2 (en) | VISUALLY ALIGNMENTABLE ELECTRO-OPTICAL RUNNING TIME RANGEFINDER WITH INTENSITY CONTROL | |
| EP0571566A1 (en) | Ultrasonic distance-measuring equipment. | |
| DE10061649A1 (en) | Optoelectronic distance sensor and method for optoelectronic distance measurement | |
| DE2245508C3 (en) | Process for operating point control of semiconductor avalanche photodiodes | |
| DE10153742A1 (en) | Recording system for three-dimensional distance-measurement image for surface of object measures time for propagating light with short-term integrated photodetector | |
| DE4108376C2 (en) | Method and circuit arrangement for recording and evaluating signals during distance measurement | |
| DE2202556C3 (en) | Device for measuring the light transmission of a medium | |
| DE10138531A1 (en) | Recording system for three-dimensional distance-measurement image for surface of object measures time for propagating light with short-term integrated photodetector | |
| DE1259582B (en) | Echo ranging system | |
| EP2071356A2 (en) | Measuring device | |
| EP3951425A1 (en) | Method and measuring device for determining a distance | |
| DE102020132971A1 (en) | LIGHT DETECTION SYSTEM AND METHOD THEREOF | |
| DE4237347C1 (en) | Optical pulse reflection travel time range measurement system | |
| DE10308148A1 (en) | Optoelectronic detector for monitoring presence of objects in monitored region has outputs from rectifiers fed to summer which forms sum or difference based on clock phase shifts for near and far signals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |