WO1996009667A1 - Verfahren zur temperaturkompensation von optoelektronischen bauelementen und insbesondere von optoelektronischen halbleitern - Google Patents

Verfahren zur temperaturkompensation von optoelektronischen bauelementen und insbesondere von optoelektronischen halbleitern Download PDF

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WO1996009667A1
WO1996009667A1 PCT/EP1995/003784 EP9503784W WO9609667A1 WO 1996009667 A1 WO1996009667 A1 WO 1996009667A1 EP 9503784 W EP9503784 W EP 9503784W WO 9609667 A1 WO9609667 A1 WO 9609667A1
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Uwe Sperling
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0095—Post-treatment of devices, e.g. annealing, recrystallisation or short-circuit elimination

Definitions

  • the present invention relates to a method for temperature compensation of optoelectronic components and in particular for the temperature compensation of optoelectronic semiconductors.
  • Optoelectronic components are components in which either electrical energy is converted into light energy or light energy is converted into electrical energy.
  • optoelectronic semiconductors have become particularly important, specifically on the one hand the light-emitting diodes (LED) as light-emitting elements and photodiodes, photo transistors, photo resistors, photo thyristors and the like, which Detect the intensity of the light striking a measuring surface and output a representative electrical signal on the other side.
  • LED light-emitting diodes
  • the method according to the present invention is described below by way of example in relation to light-emitting diodes, hereinafter referred to as LED and described in relation to photodiodes, but it can correspondingly also be used in other optoelectronic components and in particular in optoelectronic semiconductors.
  • the problem with the use of LEDs and sensor diodes in optical measurement technology is explained below using the example of color measurement: the color impression that a colored surface conveys to the observer is based on a specific spectral distribution of the light reflected from the surface, which is recognized as color in the eye of the observer. This gives the color stimulus function ⁇ ( ⁇ ) perceived by the observer
  • r ( ⁇ ) characterizes the reflectance spectrum of the surface
  • S ( ⁇ ) the spectral distribution of the light incident on the surface.
  • the color stimulus function perceived by the observer is the product of the spectral distribution of the reflection properties of the surface and the spectral distribution of the light striking the surface. If the spectral distribution of the light that strikes the surface changes, the color impression for the observer also changes.
  • this is done by arranging a temperature sensor on the common substrate.
  • a large number of spectral characteristics for the LEDs and the sensor diodes are stored in a control device of the device, and the temperature of the substrate is first determined for each measurement and then the corresponding curve is selected for evaluating the measurement.
  • the first disadvantage of this method is that the use of a temperature sensor in the measuring device is relatively complex. Above all, however, there is the more significant disadvantage that it takes a certain time until temperature compensation has taken place within the measuring device, so that all semiconductors have the same temperature. This is particularly problematic because the LEDs heat up during operation. By the time this heating of the LEDs has been reliably detected by the temperature sensor, however, the measurement process has generally been completed.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a method for temperature compensation of optoelectronic components and in particular of optoelectronic semiconductors, by means of which rapid and precise compensation of temperature changes in the semiconductors is possible.
  • the invention will first be described in relation to the compensation of the temperature-dependent drift of light-emitting diodes (LEDs).
  • the LED is operated with a constant current source.
  • the LED is supplied with power using a circuit (known in the prior art) which in each case supplies a predetermined constant current.
  • the forward voltage of the LED is measured.
  • the change in forward voltage with temperature depends on the type of LED and is usually between 2 and 10mV per 1 ° C.
  • the temperature compensation of the LED thus takes place in such a way that whenever the LED is activated with constant current, the forward voltage is also measured at the same time.
  • the measured value of the forward voltage is preferably stored and the spectral characteristic of the LED used for the further evaluations of the measurement is determined on the basis of the measured voltage characteristic value. Since the LED heats itself up during operation, this measurement can be used to reliably detect and take into account the respective temperature and thus also the respective spectral distribution or the intensity of the LED.
  • the LED can also be operated with a constant voltage source and the current measured. The evaluation is then carried out in the same way with the measured current characteristic value.
  • the forward voltage is also for the sensor diode when the sensor diode is in diode operation * d. H. is operated in the forward direction with a constant current source, depending on the temperature. This dependency can be expressed as follows:
  • K b is the Boltzmann constant
  • e is the elementary charge
  • I 0 is the current which is essentially independent of the temperature without an external field (in equilibrium the diffusion current)
  • I is the impressed constant current
  • U 0 is a material-dependent offset voltage
  • T is the temperature of the semiconductor diode.
  • U x is the forward voltage of the sensor diode at constant current and temperature T x
  • U is the forward voltage of the diode at constant current at temperature T 0 (reference temperature)
  • ⁇ is the temperature coefficient of the sensor diode.
  • the temperature coefficient ⁇ can be determined by measuring the forward voltage of the sensor diode at constant current at various ambient temperatures. Since the relationship between the change in forward voltage and the temperature is largely linear, the detection of two points suffices, through which a straight line can then be drawn as a characteristic.
  • the sensor diode For temperature measurement, d. H. to measure the forward voltage, the sensor diode is switched from the actual measuring operation, which takes place in the blocking direction of the diode and in which the intensity of the light falling on the measuring surface, to the forward operation and the sensor diode is supplied with constant current.
  • the forward voltage then measured is a measure of the respective temperature and is taken into account when evaluating the sensor signal.
  • the temperature characteristic curve can be determined by changing the ambient temperature.
  • the invention therefore also proposes a method by which the of the sensor signal can be determined by the temperature.
  • the sensor is irradiated by a constant light source, which is relatively easy to implement in terms of measurement technology.
  • the diode At the operating temperature T 0 prevailing at the starting point, the diode is operated in the measuring mode and the sensor signal S 0 is measured, which indicates the sensitivity of the sensor to the constant light source at the ambient temperature. Then the sensor diode is switched to the forward mode and operated with a small current I 0 . The forward voltage U 0 is measured for this current
  • the sensor diode is briefly operated with a significantly higher current in the forward direction, this current being selected such that it leads to a heating of the sensor diode.
  • the same small current I 0 is used again and the forward voltage U x is measured. Since the sensor diode now has a higher temperature T x , this forward voltage is lower than the forward voltage U 0 when measuring with the .starting temperature T 0 . Then the diode is switched to the measuring mode and the sensor signal S x for the constant light source is now recorded.
  • This measurement process results in two pairs of values, namely the first measured sensor display S 0 at the forward voltage U 0 and the second measured sensor display S 1 at the forward voltage U x . Since the change in forward voltage is linear with temperature, a straight line can be laid through these two points, as recorded in FIG. 2. This straight line indicates the relationship between the forward voltage and the sensor display with the same light intensity. The following approximation applies:
  • the forward voltage only has to be determined during the measurement after the respective measurement signal has been recorded with the constant small current. This forward voltage can then be used to correct the measured signal.
  • the method has the great advantage that sensor display and forward voltage are used directly as correction values and not the value of the temperature that the sensor diode had when the forward voltage was changed. As a result, a very precise relationship between the forward voltage and the sensor signal can be determined without having to carry out a temperature measurement that is possibly inaccurate and, due to the compensation times, also difficult in terms of time.
  • the measurement was carried out with constant current.
  • a constant voltage source can also be used, the temperature-dependent offset current then being measured in the same way as before instead of the temperature-dependent forward voltage.
  • a change in temperature can also be brought about by briefly heating the diode with a current flowing in the forward direction.
  • a small heating element which is arranged on the sensor diode, can also be used to heat up the diode or the corresponding element in all of the aforementioned method variants.
  • the method also has the advantage that it can be carried out very easily in terms of measurement technology, so that it can also be used, for example, if the sensor diodes are already installed in a corresponding device.

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Abstract

Verfahren zur Temperaturkompensation von elektrooptischen Bauelementen und insbesondere von elektrooptischen Halbleitern, wobei das Bauelement unter vorgegebenen konstanten Bedingungen betrieben und ein erster Kennwert gemessen wird, der von der Temperatur abhängig ist, und dieser Kennwert mit einem Vergleichswert verglichen wird, welcher unter den gleichen konstanten Bedingungen, aber bei unterschiedlicher Temperatur ermittelt worden ist. Aus der Beziehung zwischen diesem Kennwert und diesem Vergleichswert wird eine Korrekturfunktion abgeleitet, durch die die mit dem Halbleiterbauelement erfaßte Meßgröße derart korrigiert wird, daß der Temperatureinfluß kompensiert wird.

Description

Verfahren zur Teπrperaturkompensation von opto¬ elektronischen Bauelementen und insbesondere von optoelektronischen Halbleitern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tempera¬ turkompensation von optoelektronischen Bauelementen und insbe¬ sondere zur Temperaturkompensation von optoelektronischen Halbleitern.
Optoelektronische Bauelemente sind Bauelemente, bei denen ent¬ weder elektrische Energie in Lichtenergie umgewandelt wird oder Lichtenergie in elektrische Energie. In der heutigen Technik haben optoelektronische Halbleiter besondere Bedeutung erlangt, und zwar auf der einen Seite insbesondere die lichte¬ mittierenden Dioden (light emitting diodes, LED) als licht- ausstrahlende Elemente und Fotodioden, Fototransitoren, Foto¬ widerstände, Fotothyristoren und dergleichen, die die Inten¬ sität des auf eine Meßfläche auftreffenden Lichtes erfassen und ein dafür repräsentatives elektrisches Signal ausgeben, auf der anderen Seite.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfol¬ gend beispielhaft in bezug auf lichtemittierende Dioden, im folgenden als LED bezeichnet und in bezug auf Fotodioden be¬ schrieben, es kann aber entsprechenderweise auch bei anderen optoelektronischen Bauelementen und insbesondere bei opto¬ elektronischen Halbleitern angewendet werden. Das Problem beim Einsatz von LED's und Sensordioden in der op¬ tischen Meßtechnik wird nachfolgend am Beispiel der Farbmes¬ sung erläutert: Dem Farbeindruck, den eine farbige Oberfläche dem Beobachter vermittelt, liegt eine bestimmte spektrale Ver¬ teilung des von der Oberfläche reflektierten Lichtes zugrunde, die im Auge des Beobachters als Farbe erkannt wird. Dabei er¬ gibt sich die vom Beobachter wahrgenommene Farbreizfunktion φ(λ)
φ (λ) = r (λ) • S (λ)
wobei r (λ) das RemissionsSpektrum der Oberfläche charakteri¬ siert und S (λ) die spektrale Verteilung des auf die Oberflä¬ che auftreffenden Lichtes. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß die vom Beobachter wahrgenommene Farbreizfunktion das Produkt der spektralen Verteilung der Reflektionseigenschaften der Oberfläche und der spektralen Verteilung des auf der Oberfläche auftreffenden Lichtes ist. Ändert sich die spek¬ trale Verteilung des Lichtes, welches auf die Oberfläche trifft, so ändert sich auch der Farbeindruck für den Beobach¬ ter.
In der Technik ist es von großer Bedeutung, die Farbe von Oberflächen korrekt erfassen zu können, um einerseits Farben reproduzierbar.herstellen zu können und um andererseits die Farbe von Flächen korrekt in Druckerzeugnissen, Filmen, Foto¬ grafien und über elektronische Geräte wie Kameras, Fernseh¬ bildschirme, Computermonitore und dergleichen erfassen und wiedergeben zu können. Bei der konventionellen Farbmessung wird die Oberfläche, deren Farbe zu erfassen ist, mit einem Licht bestrahlt, dessen spek¬ trale Verteilung genau bekannt ist. Das reflektierte Licht wird spektral z. B. mit einem Spektralphotometer analysiert, woraus sich dann das spektrale Reflektionsverhalten der Ober¬ fläche und daraus der durch die Oberfläche vermittelte Farbeindruck errechnen und mit genormten Farbkennwerten dar¬ stellen und vergleichen läßt.
Um den apparativen Aufwand für solche Meßvorrichtungen zu ver¬ ringern, ist man seit einiger Zeit dazu übergegangen, die zu messende Oberfläche mit LED's zu belichten und das von der Oberfläche reflektierte Licht mit Halbleitersensoren und ins¬ besondere mit Fotodioden zu messen. Ein solches Gerät ist bei¬ spielsweise in der DE 42 02 822 AI beschrieben. Dabei werden eine Anzahl von LED's verwendet, die auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind, sowie eine Anzahl von Sensordioden. Das Problem bei diesen Geräten ist jedoch, daß die spektrale Charakteristik und die Intensität sowohl der LED's als auch der Sensordioden von der Temperatur abhängig ist, so daß zur Steigerung der Meßgenauigkeit die Temperatur der LED's und der Sensordioden erfaßt werden muß.
Bei dem vorgenannten Gerät geschieht dies, indem auf dem ge¬ meinsamen Substrat ein Temperatursensor angeordnet ist. In ei¬ ner Steuereinrichtung des Gerätes sind eine Vielzahl von spek¬ tralen Charakteristiken für die LED's und die Sensordioden ab¬ gespeichert und es wird bei jeder Messung zunächst die Tempe¬ ratur des Substrates bestimmt und dann die entsprechende Kurve für die Auswertung der Messung ausgewählt. Dieses Verfahren hat zunächst den Nachteil, daß die Verwendung eines Temperatursensors in der Meßeinrichtung relativ aufwen¬ dig ist. Vor allen Dingen besteht aber der erheblichere Nach¬ teil, daß es eine gewisse Zeit dauert, bis innerhalb der Me߬ vorrichtung ein Temperaturausgleich stattgefunden hat, so daß alle Halbleiter die gleiche Temperatur aufweisen. Dies ist insbesondere deshalb problematisch, da sich die LED's während des Betriebes erwärmen. Bis diese Erwärmung der LED's vom Temperatursensor zuverlässig erfaßt worden ist, ist der Me߬ vorgang in der Regel aber bereits abgeschlossen.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Temperaturkompensation von optoelektroni¬ schen Bauelementen und insbesondere von optoelektronischen Halbleitern zur Verfügung zu stellen, durch welches eine schnelle und präzise Kompensation von Temperaturänderungen der Halbleiter möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfingung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird nun nachfolgend in bezug auf die Zeichnung beschrieben. Darin zeigt: Fig. 1 den Zusammenhang zwischen der Durchlaßspannung und der Umgebungstemperatur für die LED, wobei in dem Diagramm die Änderung der Durchlaßspannung auf der Ordinate und die Änderung der Temperatur auf der Abszisse aufgetra¬ gen ist,
Fig. 2 den Zusammenhang zwischen dem gemessenen Sensorsignal einer Sensordiode und der Durchlaßspannung bei glei¬ cher Temperatur.
Die Erfindung wird nun zunächst in bezug auf die Kompensation des temperaturabhängigen Driftens von lichtemittierenden Di¬ oden (LED's) beschrieben.
Gemäß einer Alternative der Erfindung wird die LED mit einer konstanten Stromquelle betrieben. Dies bedeutet, daß die Stromversorgung der LED mit einer (im Stand der Technik be¬ kannten) Schaltung erfolgt, die jeweils einen vorgegebenen konstanten Strom liefert. Gleichzeitig wird die Durchlaßspan¬ nung der LED gemessen.
Für den vorgegebenen Strom gibt es eine Abhängigkeit der Durchlaßspannung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, die in Fig. 1 für den Bereich zwischen + 10°C bis 40°C grafisch dargestellt ist.
Die Änderung der Durchlaßspannung mit der Temperatur ist vom jeweiligen LED-Typ abhängig und beträgt in der Regel zwischen 2 und 10mV pro 1°C. Die Temperaturkompensation der LED findet also in der Weise statt, daß immer dann, wenn die LED mit konstantem Strom akti¬ viert wird, gleichzeitig auch die Durchlaßspannung gemessen wird. Der Meßwert der Durchlaßspannung wird vorzugsweise abge¬ speichert und die für die weiteren Auswertungen der Messung herangezogene spektrale Charakteristik der LED anhand des ge¬ messenen Spannungskennwertes bestimmt. Da sich die LED während des Betriebes selbst erwärmt, kann durch diese Messung zuver¬ lässig die jeweilige Temperatur und damit auch die jeweilige spektrale Verteilung bzw. die Intensität der LED erfaßt und berücksichtigt werden.
Alternativ kann die LED auch mit einer Konstant-Spannungs¬ quelle betrieben und der Strom gemessen werden. Die Auswertung erfolgt dann in derselben Weise mit dem gemessenen Strom-Kenn¬ wert.
Im folgenden wird nun die Anwendung der Erfindung zur Tempera¬ turkompensation von Sensordioden beschrieben.
Auch bei der Sensordiode ist die Durchlaßspannung, wenn die Sensordiode im Diodenbetrieb* d. h. in Durchlaßrichtung mit einer KonstantStromquelle betrieben wird, von der Temperatur abhängig. Diese Abhängigkeit läßt sich wie folgt ausdrücken:
(2)
U = Kb T • In + Uo Darin bedeuten:
Kb die Boltzmannkonstante, e die Elementarladung, I0 der im wesentlichen von der Temperatur unabhängige Strom ohne äußeres Feld (im Gleichgewicht der Diffusionsstrom) , I der eingeprägte Konstantström, U0 eine materialabhängige OffsetSpannung und T die Temperatur der Halbleiterdiode.
Bei konstantem Strom ist der Temperaturkoeffizient der Sensor¬ diode somit nur von Materialkonstanten abhängig. Dadurch redu¬ ziert sich Gleichung 2 zu:
U = α. + C (3) bzw.
Uv U„ α ( , τβ> (4)
Dabei bedeutet Ux die Durchlaßspannung der Sensordiode bei dem konstanten Strom und der Temperatur Tx , U„ die Durchlaßspan¬ nung der Diode beim Konstantstrom bei der Temperatur T0 (Bezugstemperatur) und α der Temperaturkoeffizient der Sen¬ sordiode.
Stellt man diese Gleichung um, so folgt als Gleichung:
X Os, ° Dies bedeutet, daß mit dieser Gleichung durch die Messung der Durchlaßspannung der Diode die Temperatur der Diode ermittelt werden kann.
Der Temperaturkoeffizient α kann ermittelt werden, indem die Durchlaßspannung der Sensordiode bei konstantem Strom bei ver¬ schiedenen Umgebungstemperaturen gemessen wird. Da der Zusam¬ menhang zwischen der Änderung der Durchlaßspannung und der Temperatur weitgehend linear ist, genügt die Erfassung von zwei Punkten, durch die dann eine Gerade als Kennlinie gelegt werden kann.
Zur Temperaturmessung, d. h. zur Messung der Durchlaßspannung, wird die Sensordiode vom eigentlichen Meßbetrieb, der in Sperrrichtung der Diode erfolgt und in welchem die Intensität des auf die Meßfläche fallenden Lichtes gemessen wird, in den Durchlaßbetrieb umgeschaltelt und die Sensordiode mit konstan¬ tem Strom versorgt. Die dann gemessene Durchlaßspannung ist ein Maß für die jeweilige Temperatur und wird bei der Auswer¬ tung des Sensorsignals berücksichtigt.
Die Erfassung der Temperaturkennlinie kann, wie vorstehend ausgeführt, durch Veränderung der Umgebungstemperatur erfol¬ gen. Bei der Herstellung von optischen Geräten, in denen der¬ artige Sensordioden verwendet werden, ist es jedoch relativ aufwendig, für jeden Sensor die Temperaturkennlinie durch Ver¬ änderung der Umgebungstemperatur zu erfassen. Durch die Erfin¬ dung wird deshalb auch ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem die
Figure imgf000010_0001
des Sensorsignals von der Temperatur ermit¬ telt werden kann. Bei diesem Verfahren wird der Sensor durch eine konstante Lichtquelle bestrahlt, was meßtechnisch relativ einfach zu verwirklichen is .
Bei der zum Ausgangszeitpunkt herrschenden Umgangstemperatur T0 wird die Diode im Meßbetrieb betrieben und es wird das Sensorsignal S0 gemessen, welches die Empfindlichkeit des Sensors für die konstante Lichtquelle bei der Umgebungstempe¬ ratur angibt. Dann wird die Sensordiode in den Durchlaßbetrieb umgeschaltet und mit einem kleinen Strom I0 betrieben. Für diesen Strom wird die Durchlaßspannung U 0 gemessen
Dann wird die Sensordiode kurzzeitig mit einem deutlich höhe¬ ren Strom in Durchlaßrichtung betrieben, wobei dieser Strom derart gewählt ist, daß er zu einer Erwärmung der Sensordiode führt.
Nach der Erwärmungsperiode wird wieder der gleiche kleine Stom I0 verwendet und die Durchlaßspannung Ux gemessen. Da die Sensordiode nun eine höhere Temperatur Tx aufweist, ist diese Durchlaßspannung niedriger als die Durchlaßspannung U0 bei der Messung mit der .Anfangstemperatur T0. Dann wird die Diode in den Meßbetrieb geschaltet und nun das Sensorsignal Sx für die konstante Lichtquelle aufgenommen.
Aus diesem Meßvorgang ergeben sich zwei Wertepaare, nämlich die erste gemessene Sensoranzeige S0 bei der Durchlaßspannung U0 und die zweite gemessene Sensoranzeige S1 bei der Durchlaßspannung Ux. Da die Änderung der Durchla߬ spannung mit der Temperatur linear verläuft, kann, wie in Fig. 2 aufgezeichnet, durch diese beiden Punkte eine Gerade gelegt werden. Diese Gerade ergibt den Zusammenhang zwischen der Durchlaßspannung und der Sensoranzeige bei gleicher Lichtin¬ tensität an. Dabei gilt angenähert folgende Bezeichnung:
Figure imgf000012_0001
Für den Temperaturkoef izienten α gilt :
Figure imgf000012_0002
Bei der Messung muß also bei dieser Ausführungsform des Ver¬ fahrens lediglich nach der Aufnahme des jeweiligen Meßsignals mit dem konstanten kleinen Strom die Durchlaßspannung ermit¬ telt werden. Diese Durchlaßspannung kann dann dazu verwendet werden, das gemessene Signal zu korrigieren. Das Verfahren hat den großen Vorteil, daß als Korrekturgrößen unmittelbar Sen¬ soranzeige und Durchlaßspannung verwendet werden und nicht der Wert der Temperatur, den die Sensordiode bei der Veränderung der Durchlaßspannung hatte. Dadurch kann ein sehr präziser Zusammenhang zwischen Durchlaßspannung und Sensorsignal be¬ stimmt werden, ohne daß eine möglicherweise ungenaue und auf¬ grund der Ausgleichzeiten auch zeitlich schwierige Tempera¬ turmessung durchgeführt werden müßte. Bei der vorstehenden Ausführungsform wurde die Messung mit konstantem Strom durchgeführt.
Alternativ kann insbesondere bei einer in Sperrichtung betrie¬ benen Fotodiode auch eine Konstant-Spannungsquelle verwendet werden, wobei dann in gleicher Weise wie zuvor statt der tem¬ peraturabhängigen Durchlaßspannung der temperaturabhängige Offsetstrom gemessen wird. Dabei kann ebenfalls eine Tempera¬ turänderung herbeigeführt werden, indem die Diode mit einem in Durchlaßrichtung fließenden Strom kurz aufgeheizt wird.
Alternativ kann zum Aufheizen der Diode oder des entsprechen¬ den Elementes bei allen vorgenannten Verfahrensvarianten auch ein kleines Heizelement verwendet werden, welches auf der Sen¬ sordiode angeordnet ist.
Das Verfahren hat zudem den Vorteil, daß es meßtechnisch sehr einfach durchgeführt werden kann, so daß es beispielsweise auch dann angewendet werden kann, wenn die Sensordioden be¬ reits in eine entsprechende Vorrichtung eingebaut sind.

Claims

P a t en t an sp rüche
1. Verfahren zur Temperaturkompensation von elektrooptischen Bauelementen und insbesondere von elektrooptischen Halb¬ leitern, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement unter vorgegebenen konstanten Bedingungen betrieben und ein er¬ ster Kennwert gemessen wird, der von der Temperatur abhän¬ gig ist, daß dieser Kennwert mit einem Vergleichswert ver¬ glichen wird, welcher unter den gleichen konstanten Bedin¬ gungen aber bei unterschiedlicher Temperatur ermittelt worden ist und daß aus der Beziehung zwischen diesem Kennwert und diesem Vergleichswert eine Korrekturfunktion abgeleitet wird, durch die die mit dem Halbleiterbauele¬ ment erfaßte Meßgröße derart korrigiert wird, daß der Tem¬ peratureinfluß kompensiert wird.
2. Verfahren zur Temperaturkompensation vom optoelektroni¬ schen Bauelementen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß diese vorgegebene konstante Bedingung ein kon¬ stanter Strom ist, mit dem dieses Bauelement betrieben wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese vorgegebene konstante Bedingung eine konstante Span¬ nung ist, die an diesem Bauelement anliegt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Halbleiterbauelement eine lichtausstrahlende Diode
(LED) ist, daß diese konstanten Bedingungen ein konstanter Strom ist, mit dem diese LED betrieben wird und daß dieser Kennwert die Durchlaßspannung ist, welche bei diesem kon¬ stanten Strom gemessen wird. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Korrekturfun tion aus einem linearen Zusammenhang zwischen der Durchlaßspannung und der Temperatur ermittelt wird.
Verfahren gemäß .Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Korrekturfunktion aus einem nicht-linearen Zusammen¬ hang zwischen der Durchlaßspannung und der Temperatur er¬ mittelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Halbleiterbauelement eine lichtausstrahlende Diode (LED) ist, daß diese konstanten Bedingungen eine konstante Spannung ist, mit der diese LED betrieben wird und daß dieser Kennwert der Offsetstrom ist, welcher bei dieser konstanten Spannung gemessen wird.
Verfahren gemäß .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses optoelektronische Bauelement eine Halbleiter-Sen¬ sordiode ist und daß diese konstante Bedingung der Strom ist, mit dem diese Sensordiode in Durchlaßrichtung betrie¬ ben wird, und daß dieser Kennwert die bei diesem konstan¬ ten Strom gemessene Durchlaßspannung ist.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensordiode zur Erfassung der Änderung ihrer Eigen¬ schaften mit der Temperatur vom Meßbetrieb, der in Sper¬ richtung der Diode erfolgt, in den Temperatur-Erkennungs¬ betrieb in Durchlaßrichtung der Diode umgeschaltet wird.
10. Verfahren gemäß Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeich¬ net, daß dieser Korrekturwert ein Lichtintensitäts-Korrek- turwert ist, der erfaßt wird, indem die Lichtintensität einer konstanten Lichtquelle einmal bei einer niedrigen Temperatur und einmal bei einer höheren Temperatur gemes¬ sen wird.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese höhere Temperatur der Sensordiode erzielt wird, in¬ dem die Sensordiode kurzzeitig mit einem höheren Strom in Durchlaßrichtung betrieben wird.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese höhere Temperatur erzielt wird, indem die Diode mit einem Heizelement, einem Widerstand oder dergleichen be¬ heizt wird.
PCT/EP1995/003784 1994-09-24 1995-09-24 Verfahren zur temperaturkompensation von optoelektronischen bauelementen und insbesondere von optoelektronischen halbleitern WO1996009667A1 (de)

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