RU1770772C

RU1770772C - Приемное устройство фотометра

Info

Publication number: RU1770772C
Application number: SU904858287A
Authority: RU
Inventors: Владимир Олегович Тимофеев; Александр Николаевич Дорофеев
Original assignee: Научно-производственное объединение "Электрон"
Priority date: 1990-08-09
Filing date: 1990-08-09
Publication date: 1992-10-23

Abstract

Использование: дл применени в измерителе освещенности и усовершенствует его приемное устройство, преобразующее освещенность в электрический сигнал. Сущность изобретени : приемное устройство фотометра содержит фотодиод, соединенный с общей шичой источника питани , и интегрирующую емкость, соединенную с ключом. В устройстве введены два полевых транзистора, Первый из них своим истоком подключен к свободному выводу фотодиода , а стоком - к общей точке соединени интегрирующей емкости с ключом и к затвору введенного полевого транзистора, Исток второго транзистора вл етс выходом устройства , а сток соединен со свободным выводом ключа и с другой шиной источника питани . Свободный вывод интегрирующей емкости соединен с общей шиной источника питани . 1 ил.

Description

Изобретение относитс к фотометрии и предназначено дл измерени освещенности в различных област х оптоэлектроники.

Известно также устройство, содержащее усилитель i: фотодиод, присоединенный между входом усилител и одним полюсом источника питани , а также полевой МОП-транзистор, присоединенный между общей точкой соединени фотодиода с входом усилител и другим полюсом источника питани .

Такое выполнение приемного устройства позвол ет в необходимой степени расширить диапазон измер емых освещенностей путем сдвига верхнего предела в сторону больших освещенностей. Это устройство не сложнее предыдущего устройства и может быть изготовлено на общем полупроводниковом слое при помощи относительно небольшого числа операций простой ГАОП технологии .

Недостатком вл етс высокий чижики предел измер емых освещенностей

Известно фотоприемное устройство, выбранное в качестве прототипа. Устройство содержит фотодиод, соединенный одним выводом с инверсным входом операционного усилител , ключом и с интегрирующей емкостью. Другой вывод ключа и другой вывод интегрирующей емкости подключены к выходу усилител , а другой вывод фотодиода соединен с неинверсным входом усилител . Такое выполнение приемного устройства позвол ет получить низкий нижний предел диапазона измер емых освещенностей .

Недостатком фотоприемного устройства вл етс его сложность, выражающа с в применении операционного уси/мтел и

VI VI

О VI

v4 Ю

включении интегрирующей емкости между выходом и инвертирующим входом усилител . Это приводит к усложнению технологии его изготовлени .

Целью изобретени вл етс упрощение приемного устройства фотометра.

Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве, содержащем фотодиод, соединенный одним выводом с общей шиной источника питани , интегрирующую емкость, соединенную с ключом, введен первый полевой транзистор, исток которого подключен ко второму выводу фотодиода, сток присоединен к общей точке соединени интегрирующей емкости с ключом и к затвору второго введенного полевого транзистора, исток которого вл етс выходом устройства , а сток соединен с другой шиной источника питани , при этом второй вывод интегрирующей емкости соединен с общей шиной источника питани .

На чертеже представлена принципиальна схема устройства.

Приемное устройство фотометра содержит фотодиод 1 и интегрирующую емкость 2, соединенные с общей шиной 3 источника питани , а также ключ 6. Между фотодиодом и интегрирующей емкостью введен первый полевой транзистор 4. Затвор второго введенного полевого транзистора 5 соединен с общей точкой соединени интегрирующей емкости и ключа 6. Сток второго полевого транзистора 5 соединен с другой шиной 7 источника питани , а исток вл етс выходом 8 приемного устройства фотометра.

Устройство работает следующим образом .

Затвору транзистора 4 сообщаетс определенный потенциал, например, потенциал общей шины источника питани . В начале периода интегрировани емкость 2 зар жаетс посредством ключа 6 до относительно высокого напр жени источника питани , после чего ключ 6 закрываетс - и происходит разр д емкости 2 фототоком фотодиода 1 через канал первого полевого транзистора 4 на его исток. При посто нной во времени измер емой освещенности фо- тотоктакже посто нен и. следовательно, напр жение на интегрирующей емкости 2 измен етс во времени линейно. Под действием фототока емкость стока может разр жатьс линейно почти полностью, а потенциал емкости истока остаетс на уровне , определ емой суммой потенциалов затвора и порогового напр жени первого полевого транзистора 4. По истечении заданного периода времени интегрировани емкость 2 вновь зар жаетс через ключ 6 от

источника питани и цикл интегрировани повтор етс .

Первый полевой транзистор 4 включен по схеме с общим затвором, обладающей

свойством преобразовывать малые изменени напр жени между истоком и затвором в относительно большие перепады потенциалов на стоке. Второй полевой транзистор 5, включенный по схеме электрометрического истокового повторител , без искажений передает на внешнюю нагрузку пилообразные перепады потенциалов на интегрирующей емкости 2, величина которых пропорциональна величине измер емой ос5 вещенности.

Площадь фотодиода выбираетс возможно большей, что обеспечивает большую величину фототока при низкдй измер емой освещенности. Величина этой площади ог0 раничиваетс только возрастающим пропорционально ей темпов ым током. Интегрирующа емкость 2 выгодно с точки зрени повышени чувствительности выбирать малой. С этой целью она отделена от

5 выхода 8 устройства при помощи ввэденно- го полевого транзистора 5.

Приемное устройство фотометра целесообразно выполн ть целиком на кремниевой пластине. Интегрирующа емкость 2 и

0 фотодиод 1 выполн етс при этом в виде областей противоположного полупроводниковой пластине типа проводимости образующих с ней р-n переходы. Пластина соедин етс посредством сформированно5 го на ней омического контакта с общей шиной 3 источника питани . Площадь области фотодиода составл ет приблизительно 5 х (м2).

Интегрирующа емкость образована

0 емкостью затвора транзистора 5 и емкостью обратносмещенного р-n перехода своей области . При оптимальном размере этой облаV6

-б

сти 20 х 10 (м) х 20 х 10 (м) величина емкости составл ет менее 1 х (Ф).

5 Такое построение устройства и такое соотношение размеров областей обеспечивает большой перепад потенциалов на выходе устройства под воздействием даже малого зар да, накопленного интегрирую0 щей емкостью в услови х низкой измер емой освещенности. Нижний предел диапазона измер емых освещенностей можно снизить также путем увеличени времени интегрировани , по истечении которо5 го интегрирующа емкость вновь зар жаетс через ключ до напр жени источника питани . Наибольшей целесообразный период времени интегрировани ограничен величиной темнового тока фотодиода .

Claims

По сравнению с прототипом устройство обеспечивает примерно такой же нижний предел диапазона измер емых освещенно- стей, но, в св зи с существенным упрощением , процесс его разработки значительно короче и дешевле, а технологи изготовлени проще, чем обеспечивает повышение процента выхода годных устройств. Формула изобретени Приемное устройство фотометра, содержащее фотодиод, соединенный с общей шиной источника питани , интегрирующую емкость, соединенную с ключом и выход.

0

отличающеес гем что с целью упрощени устройства, второй ныоод интегрирующей емкости соединен с общей ши ной источника питани , в фотометр введен первый полевой транзистор, исток которого подключен к второму выводу фотодиода, сток присоединен к общей точке соединени интегрирующей емкости с ключом и к затвору второго введенного полевого транзистора , исток которого вл етс выходом устройства, а сток соединен с вторим выводом ключа и другой шиной источника питани .