Приемное устройство фотометра

Приемное устройство фотометра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для применения в измерителе освещенности и усовершенствует его приемное устройство, преобразующее освещенность в электрический сигнал. Сущность изобретения: приемное устройство фотометра содержит фотодиод, соединенный с общей шичой источника питания, 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 соединения интегрирующей емкости с ключом и к затвору введенного полевого транзистора, Исток второго транзистора является выходом устройства , а сток соединен со свободным выводом ключа и с другой шиной источника питания. Свободный вывод интегрирующей емкости соединен с общей шиной источника питания. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 6 01 J 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ф Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4858287/25 (22) 09.08.90 (46) 23,10.92, Бюл, ¹ 39 (71) Научно-производственное объединение

"Электрон (72) В.О.Тимофеев и А.Н.Дорофеев (56) Заявка Японии ¹ 59 20964, кл. 6 01 J 1/44, 1985.

Заявка Японии № 59-21489, кл. 6 01 J 1/44, 1985. (54) ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ФОТОМЕТРА (57) Использование: для применения в измерителе освещенности и усовершенствует

его приемное устройство, преобразующее освещенность в электрический сигнал. СущИзобретение относится к фотометрии и предназначено для измерения освещенности в различных областях оптоэлектроники.

Известно также устройство, содержащее усилитель и фотодиод, присоединенный между входом усилителя и одним полюсом источника питания. а также полевой МОП-транзистор, присоединенный между общей точкой соединения фотодиода с входом усилителя и другим полюсом источника питания.

Таков выполнение приемного устройства позволяет в необходимой степени расширить диапазон измеряемых 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 не. Ж,, 1770772 А1 ность. изобретения, приемное устройство фотометра содержит фотодиод, соединенный с общей шиной источника питания, 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 соединения интегрирующей емкости с ключом и к затвору введенного полевого транзистора, Исток второго транзистора является выходом устройства, а сток соединен со свободным выводом ключа и с другой шиной источника питания. Свободный вывод интегрирующей емкости соединен с общей шиной источника питания. 1 ил. большого числа операций простой УОП технологии. Ъ

Недостатком является высокий нижний 4 предел измеряемых освещенностей

Известно фотоприемное устройство, С выбранное в качестве прототипа. Устройство содержит фотодиод, соединенный одним выводом с инверсным входом операционного усилителя, ключом и с интегрирующей емкостью. Другой вывод ключа и другой вывод интегрирующей емкости подключены к выходу усилителя, а другой вывод фотодио- а да соединен с неинверсным входом усилителя. Такое выполнение приемного устройства позволяет получить низкий нижний предел диапазона измеряемьх освещенностей.

Недостатком фотоприемного устройства является его сложность, виража ощаяся в применении операционного усилителя и

1770772 включении интегрирующей емкости между выходом и инвертирующим входом усилителя. Это приводит к усложнению технологии

его изготовления.

Целью изобретения является упрощение приемного устройства фотометра.

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

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Приемное устройство фотометра содержит фотодиод 1 и интегрирующую емкость

2, соединенные с общей шиной 3 источника питания, а также ключ 6. Между фотодиодом и интегрирующей емкостью введен первый полевой транзистор 4. Затвор второго введенного полевого транзистора 5 соединен с общей точкой соединения интегрирующей емкости и ключа 6. Сток второго полевого транзистора 5 соединен с другой шиной 7 источника питания, а исток является выходом 8 приемного устройства фотометра.

Устройство работает следующим образом.

Затвору транзистора 4 сообщается определенный потенциал, например, потенциал общей шины источника питания. В начале периода интегрирования емкость 2 заряжается посредством ключа 6 до относительно высокого напряжения источника питания, после чего ключ 6 закрывается и происходит разряд емкости 2 фототоком фотодиода 1 через канал первого полевого транзистора 4 на его исток. При постоянной во времени измеряемой освещенности фототок также постоянен и. следовательно. напряжение на интегрирующей емкости 2 изменяется во времени линейно. Поддействием фототока емкость стока может разряжаться линейно почти полностью, а потенциал емкости истока остается на уровне, определяемой суммой потенциалов затвора и порогового напряжения первого полевого транзистора 4. По истечении заданного периода времени интегрирования емкость 2 вновь заряжается через ключ 6 от источника питания и цикл интегрирования повторяется, Первый полевой транзистор 4 включен по схеме с общим затвором, обладающей

5 свойством преобразовывать малые изменения напряжения между истоком и затвором в относительно большие перепады потенциалов на стоке. Второй полевой транзистор

5, включенный по схеме электрометрическо10 го истокового повторителя, без искажений передает на внешнюю нагрузку пилообразные перепады потенциалов на интегрирующей емкости 2, величина которых пропорциональна величине измеряемой ос15 вещен ности.

Площадь фотодиода выбираегся возможно большей, что обеспечивает большую величину фототока при низкой измеряемой освещенности. Величина этой площади or20 раничивается только возрастающим пропорционально ей темновым током.

Интегрирующая емкость 2 выгодно с точки зрения повышения чувствительности выбирать малой. С этой целью она отделена от

25 выхода 8 устройства при помощи asaäåííîro полевого транзистора 5.

Приемное устройство фотометра целесообразно выполнять целиком на кремниевой пластине. Интегрирующая емкость 2 и

30 фотодиод 1 выполняется при этом в виде областей противоположного полуп роводниковой пластине типа проводимости образующих с ней р-и переходы. Пластина соединяется посредством сформированно35 ro на ней омического контакта с общей шиной 3 источника питания. Площадь области фотодиода составляет приблизительно 5 х х10 б (м2).

Интегрирующая емкость образована

40 емкостью затвора транзистора 5 и емкостью обратносмещенного р-и перехода своей области, При оптимальном размере этой области 20 х 10" (м) х 20 х 10 б (м) величина емкости составляет менее 1 х 10 (Э).

-12

45 Такое построение устройства и такое соотношение размеров областей обеспечивает большой перепад потенциалов на выходе устройства под воздействием даже малого заряда. накопленного интегрирую50 щей емкостью в условиях низкой измеряемой освещенности, Нижний предел диапазона измеряемых освещенностей можно снизить также путем увеличения времени интегрирования, по истечении которо55 го интегрирующзя емкость вновь заряжается через ключ до напряжения источника питания. Наибольшей целесообразный период времени интегрирования ограничен величиной TpMHosoro тока фотодиода.

1770772

Составитель А.Грузинов

Техред М.Моргентал КоРРектоР А.Ворович

Редактор T.Èâàíîâà

Заказ 3733 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СCCP

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

По сравнению с прототипом устройство обеспечивает примерно такой же нижний предел диапазона измеряемых освещенностей, но, в связи с существенным упрощением, процесс его разработки значительно короче и дешевле, а технология изготовления проще, чем обеспечивает повышение процента выхода годных устройств.

Формула изобретения

Приемное устройство фотометра, содержащее фотодиод, соединенный с общей шиной источника питания, интегрирующую емкость, соединенную с ключом и выход, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью упрощения устройства. второй вывод интегрирующей емкости соединен с общей шиной источника питания, в фотометр введен

5 первый полевой транзистор, исток которого подключен к второму выводу фотодиода, сток присоединен к общей точке соединения интегрирующей емкости с ключом и к затвору второго. введенного полевого тран10 зистора, исток которого является выходом устройства, а сток соединен с вторым выводом ключа и другой шиной источника питания.