SU822291A1 - Фотоэлектрический преобразова-ТЕль - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к оптоэлектронике и может быть использовано в быстродействующих системах обработки оптической информации, в частности в голографических запоминающих устройствах . Известны фотоэлектрические полупроводниковые преобразователи на фотодиодах l и 2 . Их недостатками  вл 1 тс  низка  порогова  фоточувствительность (10 Дж/элемент) и низкое быстродействие .. Известен фбтоэлектрический полупроводниковый преобразователь, представл ющий собой интегральную матрицу ,  чейка которой имеет двухэмиттерный фототранзистор. Однотипные эмиттеры транзисторов  чеек соединены взаимно перпендикул рными шинамиг 3. Недостатком этого фотопреобразовател   вл етс  длительный переходный процесс при переключении слабых световых сигналов (много более 1 мкс В результате, на высоких .частотги это устройство не позвол ет реализовать чувствительность выше 10 10 дж/элемент , к тому же чувствительность ограничиваетс  помехами от сигналов управлени  и темновым током утечки, который сильно зависит от температуры, удваива сь при увеличении ее на . Таким образом недостатками указанного фотопреобразовател   вл етс  низкое быстродействие и низка  порогова  чувствительность и узкий температурный диапазон. Современные системы обработки оптической информации требуют высокой чувствительности фотопреобразовател  1СГ-10 Дж/элемент при быстродействии 10 Гц, в широком температурном диапазоне (-60) -(+80С). Цель изобретени  - повышение быстродействи  и пороговой фоточувствительности в расширенном температурном диапазоне. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фотоэлектрическом преобразователе , содержащем два двухэмиттерных тринзистрра, первые из эмиттеров которых соединены с шиной управлени , вторые из эмиттеров - с соответствующими дифференциальными шинами считывани , а коллекторы - с шиной смещени , и шину питани , оба двухэмит терных транзистора выполнены инжекционными и их инжекторы соединены с

шиной питани , причем, один из транзисторов заключен в светонепроницаемое покрытие.

Инжектор создает оптимальный рабочий режим фотопреобразовател , благодар  чему его быстродействие увеличиваетс  на 3-4 пор дка. При этом, однако, порогова  чувствительность фотопреобразовател  ухудшаетс  из-за возросших темновых токов. В общем чувствительность ограничиваетс  помехами от сигналов управлени  темновыми токами утечки через р-п переходы и темновыМи токами, вызванными инжектором . Применение в каждой  чейке одинаковых полупроводниковых приборов с затемнением одного из них и подключением выходов к дифференциальному усилителю позвол ет скомпенсировать все указанные помехи, сохранив быстродействие. Помехи, св занные с изменением температуры также компенсируютс , так как приборы  чейки одинаковы и наход тс  в одинаковых услови х.

На фиг.1 представлена электрическа  схема предлагаемого фотоэлектрического преобразовател ; на фиг.2 конструкци  одного из вариантов устройства .

Фотоэлектрический преобразователь содержит шину 1 сме1цени , две одинаковых фоточувствительных полупроводниковых структуры, например фототранзисторы 2 и 3. Свет воздействует на фототранзистор 2  чейки, а фототранзистор 3 защищен светонепроницаемым покрытием. Фототранзисторы  чейки двухэмиттерные ,п-р-п типа с общим коллектором 4. Сигналы управлени  подаютс  на их базы 5 через емкость 6 р-п-перехода, образованного базой и эмиттером 7. Эмиттеры 8 транзисторов 2 и 3, принадлежащих определенному столбцу, подсоединены к соответствующим дифференциальным шинам 9 считывани . В качестве инжектора, обеспечивающего рабочий режим больших токов р-п-переходов (следовательно режим малых посто нных времени) , в каждом приборе используетс  транзистор р-п-р типа, образованный подложкой 10 (эмиттер), эпитаксиальным слоем коллектора 4 (база) и базой 5 п-р-п транзистора (коллектор). Устройство имеет шину 11 управлени  и шину 12 питани .

Оба фототранзистора каждой  чейки работают в динамическом режиме с накоплением зар да. Сигналы управлени  по шине 11 управлени  поступают на базы фототранзисторов 5 через барьерные емкости б эмиттерных переходов 7. Они обеспечивают зар дку барьерньйс емкостей 6 фототранэисторов , которые в паузе между импульсами управлени  разр жаютс  фототоком, темновым током утечек и генератором тока. Очевидно, сигналы помех и темновые токи,  вл ющиес  одинаковыми у р дом расположенных фототранзисторов интегральной схемы; компенсируютс  на дифференциальном усилителе, и на выходе усилител  реализуетс  сигнал, пропорциональный освещенности.Инжекторы разр жают частично барьерные емкости б и, тем самым, обеспечивают выве цение фототранзисторов при импульсном опросе в режим больших токов, соответствующий малым посто нным времени . Инжекторы могут разр жать емкости б либо посто нным (как это показано на фиг,2), либо импульсным током в паузах между импульсами генератора опроса, обеспечива  величину зар да дырок, в 4-10 раз превосход щую величину максимального зар да фототока .

Предлагаемый фотопреобразователь выгодно отличаетс  от известного тем

что он обеспечивает ВЫСОКУЮ пороговую

-f4 -1Ь светочувствительность (10 -10Дж/элемент ), широкий температурный диапазон (-60) -(+80°с) и высокое быстродействие (10 с). Это расшир ет область применени  предлагаемого фотопреобразовател  по сравнению с известным .

Claims (3)

1.Фотоэлектрический преобразователь , содержащий два двухэмиттерных транзистора, первые из эмиттеров которых соединены с шиной управлени , вторые из эмиттеров - с соответствующими дифференциальными шинами считывани , а коллекторы - с шиной смещени , и шину питани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и чувствительности преобразовател , двухэмиттерные транзисторы выполнены инжекционными и их инжекторы соединены с шиной питани .

2.Преобразователь по п.1, о т личающийс  тем, что один из двухэмиттерных транзисторов заключен в светонепроницаемое покрытие

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3614775, кл. 340-173, 1971.

2.Патент США № 3689900, кл.340-137, 1972.

3. Tujctsu Sientific Technical Journal, 1972 , September, p.l37151 (прототип).

Фи.