UA30177U

UA30177U - Microelectronic optical power measuring device

Info

Publication number: UA30177U
Application number: UAU200712798U
Authority: UA
Inventors: Владимир Степанович Осадчук; Александр Владимирович Осадчук; Сергей Владимирович Барабан
Original assignee: Винницкий Национальный Технический Университет
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2008-02-11

Abstract

Microelectronic optical power measuring device includes source of direct voltage, inductive element, capacitor. Bipolar transistor is included, passive inductance, second source of direct voltage, and as inductance element MDN-photptransistor is used with opaque electrode made of aluminum.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до галузі контрольно-вимірювальної техніки і може бути використана для 2 вимірювання потужності оптичного випромінювання в різноманітних пристроях автоматичного керування технологічними процесами.The useful model belongs to the field of control and measurement technology and can be used to 2 measure the power of optical radiation in various devices for automatic control of technological processes.

Відомий фотодатчик |Авторське свідоцтво СРСР Мо911173, кл. (301) 1/44, 1982, Бюл. Ме9). Конструкція фотодатчика наступна. Пристрій містить фоторезистор, з'єднаний з джерелом струму, керуючий вхід якого зв'язаний з виходом масштабного підсилювача, вхід якого зв'язаний з середньою точкою другого фоторезистора 70 й резистора. Джерело струму включає польові і біполярний транзистор, а також резистори. Така схема дозволяє керувати струмом через фоторезистор, при чому як в сторону збільшення, так і в сторону зменшення. Напруга корекції формується додатковим каналом. Цей канал включає другий фоторезистор і резистор. Фоторезистор опромінюється тим же світловим потоком. При зміні температури напруга на фоторезисторі зменшується.Famous photo sensor | Copyright certificate of the USSR Mo911173, cl. (301) 1/44, 1982, Bull. Me9). The design of the photo sensor is as follows. The device includes a photoresistor connected to a current source, the control input of which is connected to the output of the scale amplifier, the input of which is connected to the midpoint of the second photoresistor 70 and the resistor. The current source includes a field-effect and bipolar transistor, as well as resistors. Such a scheme allows you to control the current through the photoresistor, both in the direction of increase and in the direction of decrease. The correction voltage is formed by an additional channel. This channel includes a second photoresistor and a resistor. The photoresistor is irradiated with the same light flux. When the temperature changes, the voltage on the photoresistor decreases.

Температура компенсації не буде повною, так як зміни будуть близькими, але не зовсім ідентичними навіть для 72 однакових типів фоторезисторів.The temperature compensation will not be complete, as the changes will be close but not exactly identical even for 72 identical types of photoresistors.

Недоліком даного пристрою є невелика чутливість і точність виміру, яка пов'язана з тим, що, враховуючи дію каналу корекції і те, що його приріст протилежні основному каналу, струм через фоторезистор збільшується і напруга залишається тієї ж величини.The disadvantage of this device is low sensitivity and measurement accuracy, which is due to the fact that, taking into account the effect of the correction channel and the fact that its increase is opposite to the main channel, the current through the photoresistor increases and the voltage remains the same value.

За прототип обрано датчик теплового і оптичного випромінювання (Авторське свідоцтво СРСР Мо1511601, кл. 20. 01) 1/44, 1989, Бюл. Мо3б), який містить два зустрічно ввімкнених фотодіода, перший конденсатор і індуктивний елемент, підключений паралельно фотодіодам, аноди яких з'єднані, при цьому катод першого фотодіода підключений до першого виводу першого конденсатора, другий вивід якого підключений до загальної шини пристрою, причому в нього введені МДН-транзистор, другий конденсатор, джерело напруги, в подальшому джерело постійної напруги, і резистор, а індуктивний елемент виконаний у вигляді реактивногоA sensor of thermal and optical radiation was chosen as the prototype (Author's certificate of the USSR Mo1511601, class 20. 01) 1/44, 1989, Byul. Mo3b), which contains two oppositely connected photodiodes, a first capacitor and an inductive element connected in parallel to the photodiodes, the anodes of which are connected, while the cathode of the first photodiode is connected to the first terminal of the first capacitor, the second terminal of which is connected to the common bus of the device, and it has an MDN transistor, a second capacitor, a voltage source, later a constant voltage source, and a resistor are introduced, and the inductive element is made in the form of a reactive

МДН-фототранзистора, причому катод першого фотодіода підключений до витоку реактивного (3MDN phototransistor, and the cathode of the first photodiode is connected to the leakage of the reactive (3

МДН-фототранзистора, катод другого фотодіода підключений до першого виводу резистора, витокуMDN phototransistor, the cathode of the second photodiode is connected to the first terminal of the resistor, leakage

МДН-транзистора і стоку реактивного МДН-фототранзистора, затвор якого підключений до стоку і затворуof the MDN transistor and the drain of the reactive MDN phototransistor, the gate of which is connected to the drain and the gate

МДН-транзистора, першого виводу другого конденсатора і першого полюсу джерела постійної напруги, другі виводи другого конденсатора, резистора і другий полюс джерела постійної напруги підключений до загальної - шини. чаMDN transistor, the first terminal of the second capacitor and the first pole of the constant voltage source, the second terminals of the second capacitor, resistor and the second pole of the constant voltage source are connected to the common bus. Cha

Недоліком такого пристрою є мала чутливість, особливо в області малих величин оптичного випромінювання, тому що при цьому різко знижується швидкість оптичної генерації носіїв заряду. «--The disadvantage of such a device is low sensitivity, especially in the area of small amounts of optical radiation, because the rate of optical generation of charge carriers is sharply reduced. "--

В основу корисної моделі поставлена задача створення мікроелектронного вимірювача оптичної потужності, о в якому за рахунок введення нових блоків та зв'язків між ними досягається можливість розширення 3о функціональних можливостей, що призводить до підвищення чутливості і точності вимірювання оптичної со потужності.The basis of a useful model is the task of creating a microelectronic optical power meter, in which, due to the introduction of new blocks and connections between them, the possibility of expanding 3o functional capabilities is achieved, which leads to increased sensitivity and accuracy of optical power measurement.

Поставлена задача досягається тим, що в пристрій, який містить джерело постійної напруги, індуктивний елемент, конденсатор, введено біполярний транзистор, пасивну індуктивність, друге джерело постійної напруги, « в якості індуктивного елемента використано МДН-фототранзистор з непрозорим затворним електродом із А1, у 740 якого зі зворотньої сторони підкладки під областю каналу виконані глибокі пази, площа перерізу кожного з яких т с А задовільняє наступне співвідношення: А «5/п, де 5 - площа канала, п - число пазів, що дало змогу зручніше з» Ї більш точно змінювати ємність коливального контуру генератора при дії оптичного випромінювання у запропонованому пристрої на відміну від відомого, в якому ємність і індуктивність змінювалися складно і менш точно, причому перший полюс першого джерела постійної напруги з'єднаний з непрозорим затворним електродом із АТ МДН-фототранзистора, стік якого підключений до першого виводу пасивної індуктивності і бази со біполярного транзистора, яка утворює першу вихідну клему, при цьому витік МДН-фототранзистора з'єднаний з о емітером біполярного транзистора, а другий вивід пасивної індуктивності з'єднаний з першим виводом конденсатора і першим полюсом другого джерела постійної напруги, при цьому другий полюс другого джерела - постійної напруги підключений до другого виводу конденсатора, колектора біполярного транзистора і другого -І 20 полюсу першого джерела постійної напруги, які утворюють загальну шину, до якої підключена друга вихідна клема. "і На кресленні подано схему мікроелектронного вимірювача оптичної потужності.The task is achieved by introducing a bipolar transistor, a passive inductance, a second source of constant voltage into the device, which contains a source of constant voltage, an inductive element, a capacitor, "as an inductive element, an MDN phototransistor with an opaque gate electrode with A1 is used, in 740 on the reverse side of the substrate under the area of the channel, deep grooves are made, the cross-sectional area of each of which ts A satisfies the following ratio: change the capacity of the oscillating circuit of the generator under the action of optical radiation in the proposed device, in contrast to the known one, in which the capacity and inductance changed in a difficult and less accurate way, and the first pole of the first source of constant voltage is connected to an opaque gate electrode from an AT MDN phototransistor, the drain of which connected to the first terminal of the passive inductance and the base of the bipolar transistor, which forms p ersh output terminal, while the leakage of the MDN phototransistor is connected to the emitter of the bipolar transistor, and the second terminal of the passive inductance is connected to the first terminal of the capacitor and the first pole of the second source of constant voltage, while the second pole of the second source of constant voltage is connected to the second terminal of the capacitor, the collector of the bipolar transistor and the second -I 20 pole of the first constant voltage source, which form a common bus to which the second output terminal is connected. "and The drawing shows a scheme of a microelectronic optical power meter.

Пристрій містить джерело постійної напруги 1, МДН-фототранзистор з непрозорим затворним електродом ізThe device contains a source of constant voltage 1, an MDN phototransistor with an opaque gate electrode with

А1 2, біполярний транзистор 3, пасивну індуктивність 4. Конденсатор 5 підключена паралельно другому джерелу 29 постійної напруги 6. Вихід пристрою утворений базою біполярного транзистора З і загальною шиною. с Мікроелектронний вимірювач оптичної потужності працює таким чином. В початковий момент часу оптичне випромінювання не діє на МДН-фототранзистор 2. Підвищенням напруги джерела постійної напруги 1 і джерела постійної напруги б до величини, коли на електродах стоку МДН-фототранзистора 2 і колектора біполярного транзистора З виникає від'ємний опір, який приводить до виникнення електричних коливань в контурі, який 60 утворений послідовним включенням повного опору з ємнісним характером на електродах стік - колекторA1 2, bipolar transistor 3, passive inductance 4. Capacitor 5 is connected in parallel to the second source 29 of constant voltage 6. The output of the device is formed by the base of the bipolar transistor C and the common bus. c The microelectronic optical power meter works as follows. At the initial moment of time, optical radiation does not act on the MDN phototransistor 2. By increasing the voltage of the constant voltage source 1 and the constant voltage source b to a value when the drain electrodes of the MDN phototransistor 2 and the collector of the bipolar transistor C create a negative resistance, which leads to the occurrence of electrical oscillations in the circuit, which is formed by the sequential inclusion of a full resistance with a capacitive character on the drain - collector electrodes

МДН-фототранзистора 2 і біполярного транзистора З та індуктивним опором пасивної індуктивності 4.MDN phototransistor 2 and bipolar transistor Z and inductive resistance of passive inductance 4.

Конденсатор 5 запобігає проходженню змінного струму через джерело постійної напруги 6. При наступній дії оптичного випромінювання на МДН-фототранзистор 2 змінюється ємнісна складова повного опору на електродах колектор-стік біполярного транзистора З і МДН-фототранзистора 2, а це викликає ефективну зміну резонансної 62 частоти коливального контуру.The capacitor 5 prevents the passage of alternating current through the source of constant voltage 6. When the optical radiation acts on the MDN phototransistor 2, the capacitive component of the total resistance on the collector-drain electrodes of the bipolar transistor C and the MDN phototransistor 2 changes, and this causes an effective change in the resonant frequency of the oscillating 62 outline

Claims

The formula of the invention , and , . , , AI , and Microelectronic optical power meter containing a source of constant voltage, an inductive element, a capacitor, which is distinguished by the fact that a bipolar transistor, a passive inductance, a second source of constant voltage is introduced, and an MDN phototransistor with an opaque gate electrode is used as an inductive element from aluminum, in which deep grooves are made on the reverse side of the substrate under the area of the channel, )/l the cross-sectional area of each of which A satisfies the following ratio: A «5/n, where 5 is the area of the channel, n is the number of grooves, and the first pole of the first constant voltage source is connected to an opaque aluminum gate electrode of the MDN phototransistor, the drain of which is connected to the first terminal of the passive inductance and the base of the bipolar transistor, which forms the first output terminal, while the drain of the MDN phototransistor is connected to the emitter of the bipolar transistor, and the second output of the passive inductance is connected to the first /5 Output of the capacitor and the first pole of the second je relay of constant voltage, while the second pole of the second source of constant voltage is connected to the second output of the capacitor, the collector of the bipolar transistor and the second pole of the first source of constant voltage, which form a common bus to which the second output terminal is connected. shchi z che che «-- o Zo «o

- and? o o - - that 60 b5