Схемы фотоприемников: Электронная библиотека БГУ: Invalid Identifier

Содержание

Интерференционно-чувствительный фотоприемник — Русский

Возможность использования различных модификаций ИЧФ в интерферометрии, спектрометрии, голографии делают его потенциально выгодным промышленным изделием с высокой степенью конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках. Организация ищет инвестора для создания совместного предприятия в России или за рубежом.

Интерферометры на встречных световых потоках, имеют наиболее простые оптические схемы, содержат меньше элементов и, соответственно, проще юстируются. Однако, фотоприемники, чувствительные к пространственному положению в интерференционном поле, образованном встречными световыми потоками, не производятся серийно. В настоящее время получили распространение интерферометры (Майкельсона, Жамена, Фабри-Перо, Рождественского, Рэлея, Физо и др.), в которых регистрируются однонаправленные световые потоки традиционными фотоприемниками. Препятствием к широкому использованию простых однозеркальных интерферометров является отсутствие серийных ИЧФ. Промышленный выпуск таких фотоприемников открывает возможность создания широкого спектра новых оптоэлектронных устройств.

Описание

Многоэлементный интерференционно-чувствительный фотоприемник с ИЧ элементами, разнесенными в направлении световых лучей, имеет многофазные сигналы, что позволяет увеличить разрешение интерферометров при измерении перемещения.

Мультислойный ИЧФ является избирательным по длине волны, без применения каких-либо элементов с селективным поглощением или отражением света, с электронным управлением характеристикой фильтра. Это позволяет создать ячейки матричного приемника цветного изображения, работающие на новом принципе.

Матричный ИЧФ позволяет производить электронную запись голографического изображения. В перспективе такой ИЧФ позволит решить задачу записи цветного голографического изображения без освещения объекта монохроматическим излучением, т. е. в белом свете. Иначе говоря, ИЧФ может стать основным элементом цветной голографической видеокамеры.

Используя мультипленочный ИЧФ в качестве фотоприемника в Фурье-спектрометре, можно отказаться от механического сканирования, которое осуществляется для получения необходимой разности хода световых лучей в традиционных Фурье-спектрометрах.

Инновационные аспекты предложения:

Отличительной особенностью ИЧФ является его чувствительность к положению относительно интерференционных полос в поле встречных световых потоков. Эффект достигается тем, что фотоэлектрический слой выполнен плоским, очень тонким (толщина меньше l/2) и прозрачным. Таким образом, фотоприемник, не нарушая интерференционного поля, является его датчиком. При нескольких слоях, расположенных на некотором оптическом расстоянии друг от друга, в направлении распространения излучения, фотоприемник имеет многофазный выходной сигнал.

Главные преимущества предложения:

На сегодняшний день отсутствует информация о промышленном производстве такого типа фотоприемников. ИЧФ на международном и отечественном рынках отсутствуют. В научных статьях есть сообщения лишь об опытных разработках интерференционно-чувствительных фотоприемников, но они имеют худшие характеристики чувствительности и быстродействия. Многослойные и матричные ИЧФ для селективного приема излучения, Фурье-спектроскопии и голографии близких аналогов вообще не имеют и могут открыть новое направление в оптоэлектронике. Работы по созданию, изучению ИЧФ в Институте физики им. Л.В. Киренского СО РАН ведутся с 2001 г.

Технологические ключевые слова:

Интерференционно-чувствительный фотоприемник, фотоприемник стоячей волны, тонкопленочная полупроводниковая технология, фотокатод.

Текущая стадия развития:

Макет, опытный образец

Права интеллектуальной собственности:

Патенты получены

Права на патенты принадлежат Институту физики им. Л.В. Киренского СО РАН.
Перечень патентов:
RU 2222039

RU 2217710

RU 2227341

RU 2224331

RU 2239918

RU 2239917

RU 2243615

RU 2241280

RU 2255306

RU 2335034

RU 2234055

RU 2277222

RU 2462742

Коды рыночных применений:

Точное приборостроение, оптоэлектроника, вычислительная техника

Тип требующегося сотрудничества:

Лицензионное соглашение; Коммерческое соглашение с техническим содействием; Финансовые ресурсы

Ткаченко Виталий Анатольевич

БОБЫЛЕВ БОРИС АЛЕКСАНДРОВИЧ

(19.04.1941, Ишим Тюменской обл. – 08.01.2011, Новосибирск)

1963 — окончил НЭТИ по специальности радиотехника.
С 1964 сотрудник ИФП СО АН СССР
1970 — защитил кандидатскую диссертацию, к.ф.-м.н.
С 1986 по 2004 снс лаб.13.

Область научных интересов
Разработал ёмкостные и фотоэлектрические методы измерения энергетического и пространственного распределения глубоких уровней в тонкослойных транзисторных структурах на GaAs.

Борис Александрович входил в состав институтской команды в шахматных турнирах на первенство СО АН, организовывал предновогодние шахматные матчи в родном институте.

Сеанс одновременной игры с Михаилом Талем.

С удовольствием играл в футбол, увлекался горным туризмом.

 

КЛИМЕНКО АНАТОЛИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

(24.03.1938, Харьков, УкрССР – 20.09.2014, Новосибирск)

1961 — окончил ХГУ им. А.М. Горького по специальности радиофизика
С 1962 сотрудник ИФП СО АН СССР, инженер, нс, заведующий лабораторией 25, снс.
1968 — защитил кандидатскую диссертацию, к.ф.-м.н.
1971–1974 — ученый секретарь института.
2006–2014 — снс лаб. 13

Область научных интересов Разработал уникальные методы микросборки многоэлементных фотоприёмников ИК диапазона. Ключевой сотрудник в области микросборочных технологий.

Увлекался историей физики, был эрудитом в области военной техники, ценителем джаза, много лет посещал симфонические концерты. Совершал вылазки на катере по Обскому водохранилищу и автомобильные биологическо-краеведческие путешествия с подросшим внуком, огородничал.

 

КРАВЧЕНКО АЛЕКСАНДР ФИЛИППОВИЧ

(18.04.1930, Николаев, УкрССР – 25.02.2008, Новосибирск)

1953 — окончил Педагогический институт им. В.Г. Белинского в г. Николаеве
1956 — к.ф.-м.н., г. Львов
1967 — д.ф.-м.н., г. Новосибирск
1963–1983 — зав. лаб, зав. отделом, зам. директора ИФП по науке.
1983–1988 — начальник лаборатории по научной работе НИИ радиотехнических материалов им. С.П. Королёва г. Киев
1996–2008 — профессор НГУ
1997–2008 — главный научный сотрудник ИФП СО РАН
1997–2006 — сотрудник лаб.13.

Область научных интересов Фундаментальные исследования эффектов переноса в тонких слоях полупроводников. Разработал методы калибровки параметров тонких слоёв для приборных применений.

Издано 17 книг и учебных пособий по современным вопросам физики полупроводников. В отечественных и зарубежных журналах 251 публикация.

Замечательный преподаватель, запомнившийся не одному выпуску студентов.
Художник-пейзажист, поэт, путешественник, охотник, рыбак.

 

ПОКРОВСКАЯ СВЕТЛАНА ВЯЧЕСЛАВОВНА

(04.04.1927, Ташкент, УзбССР – 03.06.1998, Новосибирск)

В 1952 окончила химический факультет ЛГУ по специальности химик-технолог.
1952 — инженер-технолог Московской проектной конторы Главстроя СССР
1953–1962 — мнс Физического института им. П.Н. Лебедева в группе А.В. Ржанова.
В октябре 1962 переведена из ФИАН в ИФП СО АН СССР в лабораторию А.В. Ржанова.
1968 — защитила кандидатскую диссертацию, к.ф.-м.н.
1972 — снс, руководство группой из 7 человек в составе технологов, физиков и химиков.
С 1984 сотрудник лаб. 13.
1985–1989 — руководство аспирантурой ИФП
С 1986 ведущий инженер-технолог
С 1996 работа по контракту

Область научных интересов Разработала под руководством А.В. Ржанова «стандартную» химико-механическую обработку германиевых поверхностей. Исследовала влияние различных обработок поверхности германия на свойства границы раздела германий — диэлектрик. В 1970-х годах участвовала в создании «замкнутой» технологии малой германиевой ИС.

Светлану Вячеславовну называли физиком среди химиков и химиком среди физиков. В юности волейболистка, капитан университетской команды. Ответственный, порядочный человек.

 

ШАШКИН ВАЛЕРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

(07.05.1951, Омск – 22.08.2006, Новосибирск)

1973 — окончил НГУ по специальности физик
С 1973 сотрудник ИФП, начинал в должности стажёра-исследователя.
1985 — защитил кандидатскую диссертацию, к.ф.-м.н.
С 1993 снс лаборатории № 13
С 2004 заведующий лабораторией.

Область научных интересов
Исследования и разработка матричных фотоприёмных модулей инфракрасного диапазона на многослойных структурах с квантовыми ямами GaAs/AlGaAs.

Интегральная оптика.

Он был многогранен. Талантливый экспериментатор и сведущий автолюбитель.
Во время летних каникул в студенческие годы трудился в Магаданском стройотряде.
Вместе с братьями Александром и Владимиром прошагал по Красноярской тайге не один десяток вёрст.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Фотоприемник

Cтраница 2


Фотоприемники, в которых под действием потока излучения меняется какой-либо электрический параметр, чаще всего включаются в усилитель по схемам с емкостной ( рис. 6.2, а) и трансформаторной ( рис. 6.2, б) связью.  [17]

Фотоприемники с внутренней оптической связью должны отвечать высокой степени соответствия спектральных характеристик источников и приемников светового излучения.  [19]

Фотоприемник 4 установлен непосредственно за выходной щелью 52 монохроматора. Ток в цепи фотоприемника регистрируют микроамперметром РА.  [20]

Фотоприемник по конструкции и внешнему виду аналогичен излучателю, только вместо излучающего светоднода и генератора в нем установлены фотодиод типа ФД-27К и фоторезистор. Схема фотодетектора создает динамическую нагрузку фотодиоду, выполненному на транзисторе. Напряжение питания фотодетектора стабилизируется стабилитроном.  [21]

Фотоприемник преобразует инфракрасный луч в электрический сигнал и подает его на вход ППК. В приборе ППК сигнал усиливается до величины, при которой выходное реле срабатывает и его контакты остаются замкнутыми на весь период режима охраны.  [22]

Фотоприемник по внешнему виду и конструктивному исполнению аналогичен излучателю, только вместо излучающего светодиода и генератора в нем установлены фотодиод типа ФД-27К и фотодетектор.  [23]

Фотоприемник ( рис. 2.37) служит для преобразования световой энергии, падающей на фотодиод, в электрический сигнал. Нагрузка обладает большим сопротивлением по переменному току и малым сопротивлением по постоянному току, что позволяет фотодиоду работать в линейном режиме при больших постоянных фоновых засветках. Резисторы R2, R3 обеспечивают режим транзистора Т по постоянному току. Резистор R5 создает начальный ток через транзистор. Резистор R4 ограничивает ток через стабилитрон. Поскольку сопротивление нагрузки переменному току велико, изменение тока фотодиода с частотой модуляции вызывает изменение напряжения на нагрузке, которое поступает на выход схемы и через линию связи на ППК. При постоянных фоновых засветках увеличение тока через фотодиод не вызывает изменения напряжения на нагрузке, поскольку ее сопротивление постоянному току мало.  [24]

Фотоприемники 10 и 11, находящиеся в поле интерференции, позволяют получить два электрических сигнала с фазовым сдвигом 90, необходимым для осуществления реверсивного отсчета.  [26]

Фотоприемник 4 устанавливается в положение, обеспечивающее регистрацию отраженного луча от поверхности расплава.  [28]

Фотоприемники являются приборами, реагирующими на поток излучения.  [29]

Страницы:      1    2    3    4    5

Исследования матричных фотоприемников на структурах с квантовыми ямами в условиях интенсивного оптического освещения

ArticleName Исследования матричных фотоприемников на структурах с квантовыми ямами в условиях интенсивного оптического освещения Abstract

Представлены результаты исследований процессов деградации матричных фотоприемников на структурах с квантовыми ямами в поле интенсивного лазерного излучения. Показано, что важную роль в этих процессах играет область стыковки кристалла матрицы фотоприемников с кристаллом кремния интегральной схемы обработки сигнала.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 гг. (ГК №№ П2322 от 16.11.2009 г. и П389 от 11.05.2010 г.).

References

1. Войцеховский, А. В. Фотоэлектрические инфракрасные детекторы с управляемой спектральной характеристикой / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелов // Вестн. Томского гос. ун-та. Серия «Физика». — 2005. — Т. 285. – С. 164—171.
2. Стафеев, В. И. Матричные фотоприемные устройства среднего и дальнего инфракрасных диапазонов на основе фотодиодов из CdxHg1-xTe / В. И. Стафеев, К. О. Болтарь, И. Д. Бурлаков, В. М. Акимов, Е. А. Климанов, Л. Д. Сагинов, В. Н. Соляков, Н. Д. Мансветов, В. Д. Пономаренко, А. А. Тимофеев, А. М. Филачев // ФТП. — 2005. — Т. 39, № 10. — С. 1257—1265.
3. Куликов, В. Б. Чувствительность длинноволнового фотоприемника на основе структур с квантовыми ямами при комнатной температуре / В. Б. Куликов, В. П. Котов, О. Ф. Бутягин, О. Б. Чередниченко // Прикладная физика. — 2010. — № 1. — С. 78—80.
4. Войцеховский, А. В. Модельное представление пропускания мощного импульсного лазерного ИК-излучения в области фундаментального поглощения в эпитаксиальных слоях CdxHg1-xTe / А. В. Войцеховский, С. А. Шульга, В. Г. Средин, Н. Х. Талипов // Изв. вузов. Физика. — 2010. — № 9. — С. 53—58.
5. Стафеев, В. И. Экспериментальное исследование оптической стойкости матрицы «смотрящего» типа на основе CdxHg1-xTe к воздействию лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм / В. И. Стафеев, И. Д. Бурлаков, К. О. Болтарь, В. Г. Средин, М. В. Сахаров, С. Б. Суховей // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. — 2007. — № 2. — С. 31—34.
6. Средин, В. Г. Математическая модель воздействия лазерного импульса на многослойную полупроводниковую фоточувствительную структуру / В. Г. Средин, М. В. Сахаров // Прикладная физика. — 2011. — № 2. — С. 5—10.

Кафедра квантовой электроники и фотоники

Последние записи

систематизирование, параметры, характеристики и области применения. облики взаимодействия оптического излучения с веществом. субъекты фотоприемников. Фотонный эффект: внутренний и внешний. термический эффект. Эффект волнового взаимодействия субъекты фотонных эффектов: фотопроводимость: собственная и примесная. Фотопроводимость в СВЧ электрическом поле. Фотогальванический эффект: p-n переход, лавинно-пролетный диод, р-i-n-структура, барьеры Шоттки, гетеропереходы, МДП-структуры, квантовые ямы и сверхрешетки, фототранзистор, фоторезистор, структуры на объемном фотоггальваническом эффекте. Фотоэлектромагнитный эффект, эффект Дембера. Фотоэффекты на основе эффекта поглощения безвозбранными носителями. Фотонное пристрастие носителей заряда, болометр на горячих носителях, детектор Патли. Эффекты переустройства в зримый свет: ИК квантовый преобразователь, фосфоры, фотопленки. Внешний фотоэффект. Фотокатоды: металлические, полупроводниковые с негативным и позитивный сродством к электрону. Фотоумножители: динодные, газонаполненные, многоканальные. Оптроны. Внутренний фотоэмиссионный эффект. Фотодиодные приемники. Тепловые эффекты. Болометрический эффект: термисторы, металлические болометры, сверхпроводящие болометры, сверхиндукционные болометры, криогенные болометры. Пироэлектрический эффект: пироприемники. Термоэлектрический эффект: термопары. Приемник Голея, газонаполненный конденсорный микрофон. Пиромагнитный эффект. Эффект Нернста. слабые кристаллы. Приемник на температурной подневольности края поглощения. Эффекты волнового взаимодействия. Оптический гетеродинный зачисление, оптические параметрические эффекты. Фотоэффект на переходах Джозефсона. Структуры фрукта металл-диэлектрик-металл. Основные параметры и характеристики приемников излучения. Чувствительность, спектральная характеристика, частотная характеристика, инерционность, световая характеристика, квантовая эффективность, угол зрения. Пороговые характеристики: пороговая мощность, эквивалентная мощность гула, обнаружительная способность, удельная эквивалентная мощность гула. Сравнения характеристик неодинаковых фруктов фотоприемников. гулы приемников излучения. Собственные шумы: генерационно-рекомбинационные, дробовые, тепловые, избыточные, гулы предусилителя. гулы фотоэмиссионный и тепловых приемников. гулы приемников в порядке ограничения флуктуациями фонового излучения и сигнального излучения. Обнаружительная способность фотоприемника при неодинаковых порядках ограничения чувствительности. Области применения приемников излучения. Системы тепловидения, теплопеленгации, радиометрии, обнаружения, дальнометрии. Основные субъекты фотонных приемников. Фотоэмиссионные детекторы. Фотоэмиссионные процессы. Пороговые характеристики. субъекты фотоэмиссионный приемников. Фоторезисторные приемники. Фотопроводимость полупроводников. Монополярная и биполярная фотопроводимость. Собственный фоторезистор. Коэффициент усиления, спектральная плотность гулов, сигнальная и шумовая характеристики. обстановка достижения предельной фоточувствительности. Частотная характеристика. Пороговые характеристики. Примесной фоторезистор. Коэффициент усиления, спектральная плотность гулов. Сигнальная и шумовая характеристики. Частотная характеристика. Пороговые характеристики. Оптимальные параметры примесного фоторезистора, квантовая эффективность. Фоторезисторы с СВЧ смещением: коэффициент усиления, гулы. Одноканальные ФПУ на основе фоторезисторов. Блок-схема ФПУ, схемы предусилителей, автоматическое регулирование усиления. Элементы утилитарного расчета параметров ФПУ. Эквивалентные схемы замещения. Выходные параметры. Фотодиодные приемники. Основные параметры, пороговые характеристики. PIN-фотодиоды. Инерционность, частотная характеристика, квантовая эффективность. Фотодиод на барьерах Шоттки. Инерционность, спектральные характеристики. Лавинные фотодиоды. Переходная характеристика, гулы, особенности характеристик. Фотоприемные устройства на фотодиодах. Фотоприемники на множественных квантовых ямах и сверхрешетках. Принципы размерного квантования, плотности состояний в квантово-размерных структурах. Ситтема электронных переходов и оптическое поглощение в квантовых ямах и сверхрешетках. Конструкции фотодетекторов на множественных квантовых ямах и сверхрешетках. Элементы оптической связи. Характеристики фотодетекторов на квантоворазмерных структурах. Тепловые и пироэлектрические приемники. Тепловые характеристики. Фоточувствительность, неизменная времени. Пороговые характеристики. Рабочая температура, спектральная характеристика. Термоэлектрические приемники. Термопары. Болометры. прибавочные гулы тепловых приемников. Пироэлектрические приемники. Чувствительность, гулы, эквивалентная схема приемника. Многоэлементные и координатные приемники. Схемы включения. ИК приемники изображения на приборах с переносом заряда. Основные принципы рботы. Характеристики МДП-структур: идеальная и реальная. Вольтфарадная характеристика, эквивалентные схемы. Особенности характеристик реальных МДП-структур. Фотоприемники на МДП-элементах. Эквивалентная схема, пороговые характеристики, сигнальная и шумовая характеристики. Импульсный порядок работы фотоприемников на МДП-структурах. период накопления, шумовые токи, эффективность переноса. порядок накопления сигнала. Приборы с зарядовой связью. Принципы переноса заряда. Схема формирования видеосигнала на линейке и матрице МДП-структур. Способы повышения эффективности переноса заряда. ПЗС со скрытым каналом, приборы с инжекцией заряда (ПЗИ). гулы ПЗС-приемника. СЧитывание заряда в ПЗС-приемнике. субъекты приемников ИК изображения. Методы последовательно-параллельного сканирования: фоточувствительный ИК ПЗС, гибридная матрица, монолитная матрица, ИК ПЗИ, примесный ПЗИ. порядок временной заминки и накопления сигнала. утраты при переносе заряда. Считывание сигнала в ПЗИ приемнике. Ограничения на предельные параметры ПЗИ приемников изображения. Детекторы фрукта СПРАЙТ — приемники с накоплением заряда. Координатные фотоприемники. Оптические приборы на основе приемников излучения. Телевизионные передающие трубки. Пировидиконы. Электронно-оптические преобразователи. Перспективы развития фотоэлектроники. Нанофотоника и наноэлектроника. Темы лабораторных работ. разыскание свойств кремниевого фотодиода. . разыскание пороговых и инерционных характеристик пироэлектрического приемника. Фоторезисторный приемник на основе теллурида кадмия ртути. Автоматизированные измерения параметров свойств фоточувствительных МДП-структур. Измерение пороговой мощности ИК-фотоприемного устройства с использованием модели безотносительно черного тела. Измерение спектральных характеристик ИК-фотоприемного устройства в диапазонах 2-14 мкм. Измерение параметров пироэлектрических приемников. разыскание электрофизических параметров фоточувствительных элементов для ИК-фотоприемников. Перечень контрольных спросов и заданий для самостоятельной работы. Пороговые характеристики фоторезисторного приемника на собственном фотоэффекте. гулы фотоприемников оптического диапазона. Пороговые характеристики примесного фоторезисторного приемника. порядок работы ФПУ при ограничении флуктуациями сигнала. Пороговые характеристики фотодиодного приемника. порядок работы ФПУ при ограничении флуктуациями фонового излучения. Фотоприемник на p-i-n диоде. Основные характеристики фотоприемников излучения. Характеристики идеальной МДП-структуры. Схема одноканального фотоприемника на основе фоторезистора. Характеристики реальной МДП-структуры. Выходные параметры фотоприемных устройств. Пороговые характеристики МДП-фотоприемника в равновесном порядке. Элементы расчета основных параметров ФПУ. Принципы работы приборов с зарядовой связью. Особенности характеристик приемников на лавинных фотодиодах. Динамический порядок работы МДП-фотоприемников. субъекты фотодиодных приемников излучения. Характеристики ПЗС: эффективность переноса, гулы. Схема считывания заряда. субъекты приемников на фотоэлектромагнитном эффекте. Основные субъекты многоэлектронных приемников изображения. Фотоприемники на болометрическом эффекте. Принцип работы ПЗИ-приемника излучения. субъекты фотоэмиссионных приемников. Параметры пироэлектрического приемника. Приемники на эффекте волнового взаимодействия. Расчет характеристик тепловых приемников. (Общий подход). Приемники на термоэлектрическом эффекте. Характеристики болометрического приемника излучения. Фотоприемники на эффекте поглощения безвозбранными носителями заряда. Приемники с накоплением заряда фрукта СПРАЙТ. Понятие коэффициента внутреннего усиления для фотоприемников. Фотоприемники на множественных квантовых ямах. Фотоприемники на сверхрешетках. Конструкции фотоприемников на квантово-размерных структурах. показательный перечень спросов к экзамену и зачету Билет № 1 1. Пороговые характеристики фоторезисторного приемника на собственном фотоэффекте. 2. гулы фотоприемников оптического диапазона. Билет № 2 1. Пороговые характеристики примесного фоторезисторного приемника. 2. порядок работы ФПУ при ограничении флуктуациями сигнала. Билет № 3 1. Пороговые характеристики фотодиодного приемника. 2. порядок работы ФПУ при ограничении флуктуациями фонового излучения. Билет № 4 1. Фотоприемникна p-i-n диоде. 2. Основные характеристики фотоприемников излучения. Билет № 5 1. Характеристики идеальной МДП-структуры. 2. Схема одноканального фотоприемника на основе фоторезистора. Билет № 6 1. Способы повышения эффективности переноса заряда в ПЗС и ПЗИ. 2. Выходные параметры фотоприемных устройств. Билет № 7 1. Пороговые характеристики МДП-фотоприемника в равновесном порядке. 2. Элементы расчета основных параметров ФПУ. Билет № 8 1. Принцип работы приборов с зарядовой связью. 2. Особенности характеристик приемников на лавинных фотодиодах. Билет № 9 1. Динамический порядок работы МДП-фотоприемников. 2. субъекты фотодиодных приемников излучения. Билет № 10 1. Характеристики ПЗС: эффективность переноса, гулы, схема считывания заряда. 2. субъекты приемников на фотоэлектромагнитном эффекте. Билет № 11 1. Основные субъекты многоэлементных приемников изображения. 2. Фотоприемники на болометрическом эффекте. Билет № 12 1. Принцип работы ПЗИ-приемника излучения. 2.Типы фотоэмиссионных приемников. Билет № 13 1. Параметры пироэлектрического приемника. 2. Приемники на эффекте волнового взаимодействия. Билет № 14 1. Расчет характеристик тепловых приемников (общий подход). 2. Приемники на термоэлектрическом эффекте. Билет № 15 1. Характеристики болометрического приемника излучения. 2. Фотоприемники на эффекте поглощения безвозбранными носителями заряда. Билет № 16 1. Приемники с накоплением сигнала (SPRIT). 2. Понятие коэффициента внутреннего усиления фотоприемников. Билет № 17 1. Фотоприемники на множественных квантовых ямах. 2. Приемники с внутренней фотоэмиссией. Билет № 18 1. Фотоприемники на сверхрешетках. 2. Принципы работы пировидикона. Билет № 19 1. Конструкции фотоприемников на квантово-размерных структурах. 2. Термоэлектрические приемники. Термобатареи.

Фотоприемник как работает

Устройство защищает оптико-электронные приборы от внешних помех и разрушающих излучений. Это достигается за счет специального затвора. Фотоприемное устройство ФПУ — это полупроводниковый прибор, регистрирующий оптическое излучение и преобразующий оптический сигнал на входе в электрический — на выходе. Оборудование является центральной частью активных и пассивных оптико-электронных приборов ОЭП и служит для приема команд дистанционного управления в ИК-диапазоне.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ФОТОТРАНЗИСТОРЫ ФОТОРЕЗИСТОРЫ ФОТОДИОДЫ Чем отличаются Схемы включения ?

ИК-приёмник


Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Стиральная машина Bosch Logixx 7 перестала отжимать, возможные причины? Какой может быть подвох в покупке квартиры?

Лидеры категории Антон Владимирович Искусственный Интеллект. Кислый Высший разум. Не работает приемник сигнала от пульта к телевизору flatron mwa.

Как отремонтировать самой?? Alina Aim Мудрец , закрыт 6 лет назад. Лучший ответ. Мидвижонаг-Искусаный Интелект Высший разум 6 лет назад Сначала проверить пульт, направить на камеру телефона и нажать кнопку, светодиод должен светить. Если не светит, сменить батарейки, разобрать пульт, промыть с мылом спирт смывает токопроводящее напыление , заменить кварц, заменить светодиод. Если пульт исправен, разобрать монитор, часто, помимо саморезов, корпус скреплён защёлками, шлицевой отвёрткой отщёлкиваем по одной.

Дальше дело техники, платка с фотоприёмником стоит отдельно от основных блоков. Берём другой, подходящий по размерам фотоприёмник и меняем. Очень желательно, чтобы совпала цоколёвка, но, если не совпадёт, не беда, заблудиться в 3 ножках сложно, питание, земля и выход. Остальные ответы. Изучи принципиальную схему зомбиящика, локализуй неисправность с помощью осциллографа и тестера, купи необходимые запчасти, паяльник. Перепаяй их. Владимир Лаптев Мыслитель 6 лет назад 1.

Заменить батарейки в пульте. Промыть спиртом, медицинским, плату и резинку пульта. Убрать живность и растительность из приемного отверстия в телевизоре. Если не помогло: 1. Сдох светодиод на пульте. Сдох фотодиод на плате телевизора. Комментарий удален Владимир Лаптев Мыслитель Вставил ссылку на схему. Вадим Искусственный Интеллект 6 лет назад а что это за марка такая тв — flatron???

Похожие вопросы. Также спрашивают.


«Швабе» запатентовал фотоприемник с затвором

Каскадный режим Линейный режим. Пульт работает нормально, а вот фотоприемник тюнера в упор не различает пакеты. Подозреваю, что емкость какая полетела. Куда лезть подскажите пожалуйста. Не обязательно ёмкость — сами фотоприёмники, бывает, то же выходят из строя.

Фоторезисторы- фотоприемники, действие которых основанно на Приемники оптического излучения фотодиод излучения и он работает как .

5.1 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ФОТОДИОДЫ (ФД)

Ваши права в разделе. Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете голосовать в опросах Вы не можете добавлять файлы Вы можете скачивать файлы. Витязь 37CTV есть звук нет растра. При запуске ХР комп вырубается. Нужна плата холодильника Bosch. Шасси JME не работает фотоприёмник. После включения оказалось с треском проседают вторичные напряжения при этом естественно пропадает и высокое и накал со всеми вытекающими последствиями.

Принципы работы фотоприемника

В моей практике арсенид галлиевый инфракрасный светодиод АЛ оказался самым интересным полупроводниковым прибором. О его способности работать в импульсном режиме с превышающей в десятки раз по сравнению со штатным режимом излучаемой в свету мощностью, я уже писал в статье » ИК светодиод в предельных режимах работы «. Здесь расскажу о его использовании в качестве фотоприемника. Во время разработки схем с применением светодиода АЛ был обнаружено наличие у него фотоэффекта, который проявился у него при работе в гальваническом режиме.

Регистрация Вход. Ответы Mail.

ИК светодиод АЛ 107, как фотоприемник

Фотодиод — это полупроводниковый диод, у которого ток зависит от освещенности. Обычно под этим током подразумевают обратный ток фотодиода, потому что его зависимость от освещенности выражена на порядки сильнее, чем прямого тока. В дальнейшем мы будем говорить именно про обратный ток. В общем случае фотодиод представляет собой p-n переход, открытый для светового излучения. Под воздействием света в области p-n перехода генерируются носители заряда электроны и дырки , которые проходят через него и вызывают напряжение на выводах фотодиода или протекание тока в замкнутой цепи.

Фотодиоды и фотопроводники

Приниматься будет не модулированный слабо меняющийся сигнал, нужно точно оценить интенсивность потока излучения. Сигнал с фотоприемника нужно усилить максимум амплитуды до 5В , причем желательно усилитель с однополярным питанием и полностью согласованный с фотоприемником. Чувствительность — чем больше, тем лучше, и не плохо было бы сразу отфильтровать сигнал паразитной засветки. Во понаписал : В общем схем фотоприемников нашел много, но выбор сделать не могу. Не вижу явных преимуществ одной схемы перед другой, да и всем требованиям не удовлетворяют. А хотелось бы все и сразу : Люди, кто занимается фотоприемниками, отзовитесь, пообщаемся ;. Базовых схем-то там всего ничего, просто вариаций много.

3 дн. назад «Швабе» запатентовал фотоприемник с затвором при отведенной шторке ФПУ работает в режиме максимальной чувствительности.

Фотодиод принцип работы

При поглощении световых квантов в p-n переходе или в примыкающих к нему областях генерируются новые носители заряда электроны и дырки , которые проходя через него и вызывают появление напряжение на выводах фотодиода или протекание тока в замкнутой цепи. Величина, на которую возрастает обратный ток протекающий через переход, называют фототоком. Фотодиод, в зависимости от материала из которого он изготовлен, используется для регистрации светового потока в оптическом инфракрасном, и ультрафиолетовом диапазоне. Эти радиокомпоненты обычно изготавливают из германия, кремния, арсенида галлия, индия и т.

Обозначение на схемах

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Лекция 139. Фотодиод.

Как и во всех остальных электронных устройствах в кондиционерах приёмный модуль состоит из микросхемы, на борту которой имеется уже всё — сам датчик, система автоматической регулировки усиления, помехоподавляющие фильтры и т. В итоге на выходе имеем три вывода — питание, выход и общий. Схема соединения самая простая — пару резисторов и то, являющиеся опциональными и конденсатор фильтра по питанию. Приёмную микросхему приблизительно можно проверить по потребляемому току — 0,,5 мА. Если ток завышен, микросхема неисправна. Также можно измерить напряжение на выходе -без сигнала оно будет равно напряжению сигнала, а при прохождении сигнала немного проседать.

Вся продукция поставляется в кратчайшие сроки со склада в Санкт-Петербурге. Цены на изделия вы можете посмотреть на страницах описания продукции или уточнить у наших менеджеров, позвонив по телефону 8 04

Фотодиод принцип работы

Фото диод , работа которого основана на фотовольтаическом эффекте разделение электронов и дырок в p- и n-области, за счёт чего образуется заряд и ЭДС , называется солнечным элементом. При воздействии квантов излучения в базе происходит генерация свободных носителей, которые устремляются к границе p-n-перехода. Ширина базы n-область делается такой, чтобы дырки не успевали рекомбинировать до перехода в p-область. Быстродействие фотодиода определяется скоростью разделения носителей полем p-n-перехода и ёмкостью p-n-перехода C p-n. Материал из Википедии — свободной энциклопедии.

Функция детектора волоконно-оптической системы передачи сводится к преобразованию входного оптического сигнала в электрический, который затем подвергается усилению и обработке электронными схемами фотоприёмника. Предназначенный для этих целей фотодетектор должен точно воспроизводить форму оптического сигнала, не внося дополнительного шума. Поэтому основными требованиями к фотодетектору являются:. Наиболее полно указанным требованиям удовлетворяют полу-проводниковые фотодиоды.


Усилители для фотодиодов на операционных усилителях. Часть 1

Все статьи цикла:

Одна из основных областей применения операционных усилителей с полевыми транзисторами с p-n-переходом на входах (FET input) — это усиление сигналов фотодатчиков, главным образом — фотодиодов. Существует множество предназначенных для этого разнообразных схем усилителей. Выбрать нужную схему можно в соответствии с требуемыми параметрами: линейностью, постоянным смещением, шумами и полосой пропускания. Эти же факторы влияют и на выбор конкретной модели операционного усилителя из множества новых устройств с малыми входными токами, малым шумом и высоким быстродействием.

Фотодатчики — это мост между измеряемой физической величиной — светом — и электроникой. При наблюдениях за различными физическими процессами свет играет второстепенную роль по сравнению с температурой и давлением до тех пор, пока не понадобятся дистанционные измерения без непосредственного контакта с исследуемым объектом. Тогда требуется связь между световыми сигналами в компьютерном томографе, астронавигационном оборудовании или электронном микроскопе и системой обработки сигналов. Фотодиоды — это недорогая основа для такой связи. Они позволяют создавать массивы из более чем 1000 фотодатчиков. Основная задача — точное преобразование выходного сигнала фотодиода в линейно зависящий от него сигнал. И, как всегда, возникает противоречие между скоростью и разрешением, а шум представляет собой основной ограничивающий фактор. В центре этого противоречия находится кажущийся простым преобразователь тока в напряжение. Но он имеет ограничения по многим факторам, и, как следствие, появляются альтернативные конфигурации с оптимизацией различных параметров.

Преобразование тока в напряжение

Существуют два способа получения сигнала от фотодиода: измерение напряжения и измерение тока. Для измерения напряжения схема должна иметь высокий импеданс, чтобы ток, протекающий через ее вход, был минимальным. Это условие обеспечено в схеме, показанной на рис. 1а. Здесь фотодиод включен последовательно с входом операционного усилителя, через который в идеале ток не течет. Цепь обратной связи, состоящая из резисторов R1 иR2, задает усиление напряжения на фотодиоде так же, как если бы оно было приложено к входу усилителя. Очевидно, что измерение напряжения будет нелинейным. Отношение выходного напряжения к входной световой энергии будет логарифмическим, так как чувствительность фотодиода изменяется в зависимости от приложенного к нему прямого напряжения.

Рис. 1. Выходным сигналом фотодиода может быть: а) напряжение; б) ток

Постоянная чувствительность при постоянном приложенном напряжении позволяет сделать вывод о том, что для получения линейной зависимости выходного сигнала от световой энергии надо использовать измерение тока. Измеритель этого тока должен иметь нулевой входной импеданс, чтобы падение напряжения на диоде также было нулевым. Нулевой импеданс обеспечивает операционный усилитель, так как благодаря большому усилению его обратная связь устанавливает нулевую разность напряжений между входами. Это является ключевым моментом базовой схемы преобразователя тока в напряжение, показанной на рис. 1б. Она обеспечивает входное сопротивление, равное R1/A, где A — это коэффициент усиления операционного усилителя с разомкнутой петлей обратной связи. Несмотря на то, что сопротивление R1обычно очень велико, результирующее входное сопротивление остается пренебрежимо малым по сравнению с выходным сопротивлением фотодиодов.

Ток диода практически не течет через вход операционного усилителя, целиком направляясь в резистор обратной связи R1. Для получения этого эффекта операционный усилитель устанавливает на своем выходе напряжение, равное произведению тока фотодиода на сопротивление R1. Для получения как можно большего коэффициента преобразования тока в напряжение сопротивление R1делают настолько большим, насколько позволяют существующие ограничения. При большом значении сопротивления этот резистор начинает давать значительный температурный дрейф напряжения из-за температурного коэффициента входног о тока усилителя. Чтобы компенсировать эту ошибку, обычно к неинвертирующему входу усилителя подключают резистор R2с таким же сопротивлением, как у R1, как показано на рис. 1, и добавляют емкостную развязку для устранения большей части его шума. Оставшаяся ошибка по постоянному току определяется разностью входных токов усилителя и разбросом сопротивлений двух резисторов. Недостатком такого способа коррекции ошибки является падение напряжения, которое создается на диоде, и возникающий в результате него ток утечки диода. Эта утечка может свести на нет коррекцию, полученную от R2, так как для получения высокой чувствительности фотодиоды обычно имеют большой размер области p-n-перехода. Ток утечки пропорционален этому размеру и может оказаться даже больше, чем входные токи операционного усилителя.

Устранить этот новый источник ошибки может только нулевое падение напряжения на диоде, но тогда возникнет конфликт с другим атрибутом больших фотодиодов. Они имеют большую паразитную емкость, которая значительно увеличивает шумы, как будет описано далее. Чтобы уменьшить эту емкость, иногда к диоду прикладывают значительное обратное напряжение. Это ухудшает стабильность параметров по постоянному току и превращает токовый шум фотодиода в дополнительный фактор ошибки. Большой размер фотодиода фактически может ухудшить общую точность, и добиваться улучшения светочувствительности следует, в первую очередь, оптическими способами, например, встраивая линзу в корпус фотодиода.

Сопротивление резистора обратной связи в преобразователе тока в напряжение почти полностью определяет шум и полосу пропускания, а также усиление. Шум, вносимый непосредственно резистором, имеет спектральную плотность [1] и появляется прямо на выходе преобразователя тока в напряжение без усиления. При росте величины сопротивления не только увеличивается выходной шум пропорционально квадратному корню, но и прямо пропорционально увеличивается выходной сигнал. Таким образом, соотношение сигнал/шум увеличивается пропорционально квадратному корню из сопротивления.

Шум операционного усилителя также влияет на выходной шум, неожиданным образом действуя через большое сопротивление обратной связи и емкость диода. Источники шума в усилителе представлены на рис. 2 как входной шумовой ток In и входное шумовое напряжение en. Этот шумовой ток протекает через резистор обратной связи, усиливаясь так же, как и ток сигнала. Он представляет собой входной ток смещения IB и имеет спектральную плотность [1]. Если выбрать операционный усилитель с входным током порядка пикоампер, то эта составляющая шума будет пренебрежимо мала для практически используемых значений сопротивления обратной связи.

Рис. 2. Влияние емкости диода на работу цепи обратной связи в базовой схеме преобразователя тока в напряжение
(шум операционного усилителя усиливается больше и в более широкой полосе, чем сигнал)

На первый взгляд, входное шумовое напряжение усилителя передается на выход с небольшим усилением. Это справедливо для постоянного тока, когда усиление, равное 1+R1/RD, сохраняется небольшим, благодаря большому сопротивлению диода RD. Емкость диода CD изменя работу цепи обратной связи на высоких частотах, добавляя очень большое усиление шумового напряжения en. Так как эта емкость и сопротивление обратной связи обычно достаточно велики, эффект может проявляться на довольно низких частотах. На рис. 2 — иллюстрация этого эффекта. На нем изображена кривая усиления операционного усилителя рядом с графиком работы обратной связи, или «шумовым усилением». Эта кривая сначала начинает подниматься под влиянием нуля, вносимого CD, и этот подъем прекращается только под влиянием второй паразитной емкости. Паразитная емкость CS шунтирует сопротивление обратной связи, и в результате действия вносимого ею полюса усиление устанавливается на уровне 1+CD/CS. Для больших фотодиодов CD может составлять сотни пикофарад, давая тем самым шумовое усиление в сотни раз. Это усиление простирается в область высоких частот и ограничивается только полосой пропускания операционного усилителя. При увеличении сопротивления обратной связи полюс и ноль этого усиления смещаются в сторону низких частот, расширяя полосу с большим усилением.

Первые признаки этого явления подъема усиления знакомы каждому, кто использовал большое сопротивление в цепи обратной связи операционного усилителя для схем общего применения. Большое сопротивление между выходом и входом операционного усилителя приводит к перерегулированию, выбросам на переходной характеристике, ухудшению времени установления и даже возбуждению из-за взаимодействия сопротивления с входной емкостью усилителя. Сопротивление и емкость формируют дополнительный полюс в цепи обратной связи, в результате чего получается классический отклик дифференцирующей обратной связи. Кривая коэффициента передачи обратной связи, которая показана штриховой линией для общего случая применения операционных усилителей, пересекает кривую усиления операционного усилителя с разомкнутой обратной связью при уклоне 12 дБ за октаву. Это соответствует фазовому сдвигу, близкому или равному 180°. Общепринятое «лекарство» для этого случая — конденсатор, параллельный резистору обратной связи. Он автоматически появляется в преобразователях ток-напряжение, с их очень большими сопротивлениями обратной связи, в виде паразитной емкости. Такая емкость порождает дополнительный полюс в цепи обратной связи для управления фазовым сдвигом в петле обратной связи.

Для понимания действия шумов в преобразователе тока в напряжение важно обратить внимание на то, что ток сигнала и шумовое напряжение проходят через цепи с разными частотными характеристиками. Коэффициент преобразования тока в напряжение имеет плоскую характеристику вплоть до спада импеданса обратной связи, вызванного паразитной емкостью. Усиление шумового напряжения усилителя, показанное на том же рис. 2, простирается далеко за пределы этого спада и остается большим в широком диапазоне частот. Бóльшая часть полосы пропускания операционного усилителя часто служит для усиления шумов, а не сигнала. Обычно это доминирующий источник шумов при большом сопротивлении обратной связи.

Относительное влияние основных источников шума в преобразователе тока в напряжение можно видеть на рис. 3. По мере увеличения сопротивления обратной связи в этом преобразователе в общем шуме сначала доминирует вклад шумового напряжения операционного усилителя, затем вклад резистора обратной связи и, наконец, происходит максимальное усиление на высоких частотах. На рис. 3 показан выходной шум для базовой схемы преобразователя тока в напряжение (рис. 1б), включая влияние шумового усиления, представленное на рис. 2б. Показан общий выходной шум для трех случаев — как функция сопротивления обратной связи, и в каждом из них приведена среднеквадратическая сумма составляющих от сопротивления обратной связи и от операционного усилителя. Представлены три операционных усилителя с полевыми транзисторами с p-n переходом на входах. Эти усилители имеют разные параметры, которые перекрывают различные спектры применений фотодиодов при малых шумах и входных токах и широкой полосе пропускания. Все три типа имеют малые шумы и малые входные токи. OPA111 имеет наименьшие шумы среди усилителей такого класса, 6 нВ/√Гц, а OPA128 обладает наименьшим входным током, который равен 0,075 пА. OPA404 обеспечивает полосу пропускания 6,4 МГц при остальных параметрах, соответствующих этому классу. Шум операционного усилителя находится путем интегрирования спектральной плотности шума усилителя с учетом частотной характеристики шумового усиления [2]. Также штриховой линией показан шум резистора для OPA111 и OPA2111. Эта кривая шума резистора отличается для других типов усилителей, так как каждый операционный усилитель имеет свой спад полосы пропускания для шума резистора.

Рис. 3. Влияние основных источников шума в преобразователе тока в напряжение

В разных диапазонах сопротивления обратной связи различные факторы управляют поведением шумовых кривых. При небольших сопротивлениях шумовые кривые — плоские, и основной вклад в общий шум вносит шумовое напряжение операционного усилителя. В результате этого увеличение сопротивления поначалу очень незначительно влияет на шум, за исключением низковольтного шума OPA111/OPA2111. В этой области подъем шумового усиления еще не работает, поэтому выходной шум остается небольшим. Между 10 кОм и 1 МОм доминирует шум резистора, и кривые шума ведут себя так, как показывает штриховая линия для OPA111/OPA2111. Здесь кривые демонстрируют зависимость, пропорциональную квадратному корню из сопротивления, и отличаются только из-за разных полос пропускания усилителей. При дальнейшем увеличении сопротивления начинает доминировать подъем шумового усиления, и основной вклад в общий шум вносит значительно усиленный шум операционного усилителя. Этот эффект, в первую очередь, заметен по увеличению наклона кривой для OPA404, так как широкая полоса этого усилителя подчеркивает подъем усиления. Шумовые кривые выравниваются, когда полная полоса пропускания усилителя пересекается с подъемом усиления. При дальнейшем увеличении усиления шум резистора продолжал бы поднимать кривые на графике, но полоса пропускания ограничивается паразитной емкостью. В этой верхней области любое увеличение сопротивления сопровождается соответствующим уменьшением полосы шума, поэтому общий шум резистора остается постоянным. Изменение емкости диода и паразитной емкости перемещают точку начала подъема усиления, но форма кривой выходного шума остается той же самой в любом случае. Каждый раз будут наблюдаться участки с доминированием шума усилителя, шума резистора и подъема усиления.

Сравнение кривых показывает, что OPA111/ OPA2111 дают меньше шума в двух диапазонах. В то же время OPA128 дает меньше шума в среднем диапазоне. Это происходит благодаря меньшей полосе пропускания усилителя. А описанная далее техника сокращения полосы пропускания устраняет разницу с OPA111. Преимущество OPA128 — это очень небольшая ошибка на постоянном токе вследствие его входного тока 0,075 пА, что составляет 1/20 от входного тока его малошумящего конкурента. Третий операционный усилитель, OPA404, дает наибольший общий выходной шум, но это в значительной степени является следствием широкой полосы пропускания. Из-за полосы 6,4 МГц усиливаются шумы в большем диапазоне частот. В то время как кривая шума этого усилителя выше, чем у OPA128, OPA404, как ни странно, имеет меньшую спектральную плотность шума, но его полоса пропускания в шесть раз больше. Эта полоса 6,4 МГц может использоваться для усиления сигналов при сопротивлении обратной связи до 50 кОм, и усилитель будет иметь наилучшую полосу для сопротивлений до 150 кОм. OPA404 — это счетверенный усилитель. Из соображений экономии его целесообразно использовать и при больших сопротивлениях, в сочетании с сокращением полосы пропускания для снижения выходного шума.

Только пятимерный график может отобразить одновременно выходной шум, сопротивление, ошибку по постоянному току, размер фотодиода и полосу пропускания, то есть те параметры, которые потребуются для расчета преобразователя тока в напряжение. Требования каждого специфического применения рассматриваются отдельно с учетом этих факторов. Чтобы избежать оптимизации конкретного проекта только для одного фактора, например, усиления, на каждом этапе разработки необходимо учитывать различные эффекты от увеличения сопротивления обратной связи. Такие варианты, как использование большого фотодиода, должны рассматриваться с учетом его емкости и ее влияния на выходной шум и общую чувствительность схемы.

Управление шумом

Эффект подъема усиления является первым из факторов, ограничивающим возможность применения большого сопротивления в цепи обратной связи. Чтобы ограничить этот эффект, или же вообще устранить повышение усиления, обычно параллельно резистору обратной связи добавляют конденсатор. Для некоторых значений R1 емкость этого конденсатора может быть очень малой, и из-за непредсказуемости величины паразитной емкости потребуется точная подстройка. В этом случае может выручить Т-образная цепь конденсаторов, как показано на рис. 4а. Для подстройки достаточно добавить к паразитной емкости меньше, чем одну пикофараду. В этой Т-образной схеме используется емкостной делитель, состоящий из конденсаторов C2 и C3. Он ослабляет сигнал, приложенный к C1 на входе схемы. Только часть выходного сигнала приложена к C1, поэтому на входной узел поступает меньшая часть сигнала. Тем самым ослабляется эффект шунтирования, и это выглядит так, как будто R1 шунтируется меньшей емкостью. Управление степенью ослабления осуществляется при помощи конденсатора C3. Это самый большой из конденсаторов, и, благодаря большой емкости, его проще найти в регулируемом исполнении. Так как этот конденсатор соединен с «землей», его можно экранировать для уменьшения влияния паразитной емкости во время настройки.

Рис. 4. а) Т-образная конденсаторная схема; б) развязка одним элементом в Т-образной резистивной цепи обратной связи

Другая возможность добавления емкости существует при использовании Т-образной резисторной цепи в обратной схеме, которой обычно заменяют резисторы с очень большим сопротивлением. Последний заменен на рис. 4б элементами с более приемлемыми номиналами, но при этом увеличился низкочастотный шум. Эта конфигурация похожа на Т-образную конденсаторную цепь. Здесь R2 и R3 ослабляют сигнал на R1, поэтому последний со стороны входного узла представляется как резистор с гораздо бóльшим сопротивлением. Здесь не существует удобной возможности компенсации постоянного смещения из-за входных токов. Поэтому на неинвертирующем входе необходим резистор с очень большим сопротивлением.

Паразитную емкость в Т-образной цепи обратной связи можно уменьшить, увеличив расстояние между тремя элементами на печатной плате. А влияние паразитной емкости каждого отдельного элемента уменьшается за счет выбора меньшего номинала сопротивления. Чувствительность к другим паразитным емкостям от выхода операционного усилителя до его входа будет такой же, как и раньше.

Одним из положительных свойств ослабляющей цепи обратной связи является возможность использовать конденсаторы приемлемых номиналов. Установка конденсатора параллельно R2 устраняет ослабление на высоких частотах, сводя сопротивление цепи обратной связи к R1. Эта операция отличается от настоящего шунтирования резистора обратной связи конденсатором, так как здесь импеданс обратной связи выравнивается на некотором уровне, а не спадает с увеличением частоты, но значительное уменьшение эквивалентного сопротивления можно использовать при необходимости. Другое преимущество Т-образной резисторной схемы — более точная компенсация ошибки по постоянному току.

Уменьшение высокочастотных шумов при шунтировании Т-образной схемы сопровождается их увеличением на низких частотах. Ниже частоты, на которой начинает работать шунтирование, шумовое усиление увеличивается из-за ослабления сигнала обратной связи в Т-образной цепи. Поэтому усиливаются шумы и напряжение смещения операционного усилителя, так же, как и шум резистора R1, с коэффициентом 1+R2/R3. Бороться с этим можно при помощи резисторов с небольшим сопротивлением, так, чтобы этот эффект увеличивался только пропорционально квадратному корню из нового шумового усиления. Наиболее важно, однако, удалить усиление на высоких частотах с помощью шунтирующего конденсатора, поскольку это устраняет бóльшую часть шумов из полученной шумовой полосы. При отсутствии других способов устранения высоких частот, зашунтированный резистор в Т-образной цепи обеспечивает наименьший общий выходной шум для широкого диапазона сопротивлений обратной связи.

Добавление емкости в обратную связь — это эффективный способ уменьшения шумового усиления, но оно так же эффективно уменьшает полосу пропускания сигнала. Эта полоса и так невелика из-за большого сопротивления обратной связи, и в результате может получиться полоса пропускания не больше одного килогерца. Желательно решить проблему шумов, ограничив полосу усилителя именно в точке неизбежного ограничения полосы сигнала. Тогда высокочастотное усиление, которое усиливает только шумы, будет удалено. Операционные усилители с возможностью внешней компенсации фазы позволяют сделать это, но среди них не встречаются усилители с достаточно малыми входными токами и напряжениями шумов, пригодные для работы с фотодиодами.

Чтобы получить нужное ограничение полосы с подходящими операционными усилителями, в составном усилителе используются два операционных усилителя, один из которых снабжен цепью управления фазовой компенсацией, как показано на рис. 5а. Обратите внимание на перестановку инвертирующего и неинвертирующего входов усилителя А1. Это необходимо для сохранения одиночной инверсии фазы в двух последовательно включенных усилителях. Для управления полосой пропускания в составной схеме к усилителю А2 добавляется внутренняя обратная связь. На постоянном токе эта обратная связь блокируется С1, и общее усиление с разомкнутой обратной связью будет равно произведению этих усилений для каждого усилителя, или, в данном случае, 225 дБ. Спад частотной характеристики этого усиления происходит под действием полюса в усилении усилителя А1 с разомкнутой связью и отклика интегратора, задаваемого для усилителя А1 элементами С1 и R3. Так как этот спад вызван действием двух полюсов, он должен быть ограничен перед пересечением кривой шумового усиления, чтобы обеспечить устойчивость. Ноль добавляется включением R4. Выше частоты этого нуля вследствие влияния R4 прекращается интегрирование, и передаточная функция А2 становится равной коэффициенту усиления инвертирующего усилителя — R4/R3. В результате спад усиления становится больше, чем у одиночного усилителя на высоких частотах. В графическом отображении полоса шумового усиления на рис. 5б заметно сузилась, как если бы сократилась полоса пропускания операционного усилителя.

Рис. 5. а) Уменьшение шумов в схеме составного усилителя; б) сокращение полосы шумов без уменьшения полосы сигнала

Сокращение полосы шумов показано на рис. 5б затененной областью. Визуально оно не выглядит существенным, но это из-за логарифмического масштаба. В действительности уменьшение шумов получается весьма значительное, потому что на этом верхнем частотном участке логарифмического графика представлена бóльшая часть полосы пропускания усилителя. Перемещение точки единичного усиления шумов с 2 МГц до 200 кГц снижает выходной шум А1 примерно в три раза. Чтобы получить тот же результат при помощи шунтирования обратной связи, придется уменьшить полосу пропускания сигнала в 10 раз. При подхо де, показанном на рис. 5а, эта полоса не изменяется. Усилитель А2 не добавляет ни шумов, ни постоянного смещения, так как он включен после усилителя с большим усилением А2. При использовании операционного усилителя OPA111 с исключительно малым входным шумом эта схема улучшает подавление шумов до фундаментального ограничения, накладываемого резистором обратной связи. Это условие сохраняется для всех практически применяемых значений большого сопротивления обратной связи. В качестве второго усилителя выбран широкополосный OPA404, ослабляющее действие которого простирается далеко за пределы полосы единичного усиления A1. Это предотвращает появление второго пика усиления, который может вызвать генерацию. Сигнальная полоса преобразования тока в напряжение при этом совершенно не затрагивается, так как на R1 ничто не повлияло.

Показанная на рис. 5 технология обычно используется при низких уровнях сигнала, когда система особенно чувствительна к шумам. При большом значении сигнала становится важным ограничение скорости нарастания сигнала, но при использовании второго усилителя также можно добиться значительного улучшения ситуации. Ограничение скорости нарастания вызвано ограничением максимального выходного напряжения А1 и его ослаблением в А2. Если максимальный размах напряжения на выходе А1 составляет 12 В и усиление А2 равно — 1/10, как показано на рис. 5, то итоговое выходное напряжение ограничено размахом 1,2 В. Для малых сигналов это будет приемлемо, так максимальные практически используемые значения сопротивления обратной связи сами по себе ограничивают выходной размах.

Высокоуровневые сигналы не столь чувствительны к шуму и лучше переносят более прямой подход к фильтрации. Активный фильтр после обычного преобразователя тока в напряжение также устраняет высокочастотный шум. Установка полюса фильтра на границе полосы сигнала приводит к тому, что полоса пропускания системы практически не простирается дальше полосы полезной информации. Такой фильтр не включается в контур обратной связи преобразователя, поэтому входной шум и смещение второго усилителя добавляются к сигналу.

Окончание статьи
Литература
  1. Tobey G., Graeme J., Huelsman L. Operational Amplifiers — Design and Applications, McGrawHill, 1971.
  2. OPA101 product data sheet, PDS-434A, Burr-Brown Corp., 1980.
  3. Morrison R. Grounding and Shielding Techniques in Instrumentation. 2-nd edition. John Wiley & Sons, 1977.
  4. Sutu Y., Whalen J. Statistics for Demodulation RFI in Operational Amplifiers. IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. August 23, 1983.

Схемы управления фотодиодами | Оптоэлектронные компоненты | Светодиоды, лазерные диоды и детекторы

Для большинства применений рекомендуется трансимпедансный (ток-напряжение) усилитель, позволяющий фотодиоду работать практически в условиях короткого замыкания, тем самым сохраняя свою линейную характеристику. Вообще говоря, фотогальваническая схема (с нулевым смещением) используется в приложениях, где скорость не важна. Смещение фотодиода (фотопроводящий режим) увеличивает скорость, уменьшает емкость перехода и улучшает линейность фотодиода.

 

Резистор обратной связи следует выбирать тщательно, поскольку он влияет на выходной диапазон и полосу пропускания схемы. Перед выбором резистора необходимо учитывать минимальный/максимальный световой входной сигнал, желаемое количество декад динамического диапазона и ширину полосы пропускания. Ниже приведены формулы, полезные для проектирования схемы трансимпедансного усилителя.

 

Выходное напряжение (В из )

 

В вых

= I S R F

   
 

 = РП О Р Ф

где I S =

 Ток светового сигнала фотодиода

   

Р Ф =

 Сопротивление обратной связи
    Р =  Чувствительность на длине волны излучения, А/Вт
    Р О =  Световая мощность, падающая на активную область фотодиода, Вт

 

Конденсатор обратной связи (C F )

 

С Ф  = 0.5 π ж R F , где f  =  Максимальная рабочая частота, Гц
    Р Ж  =  Сопротивление обратной связи

 

Продукт полосы пропускания (GBP)

 

Чтобы поддерживать стабильность схемы на выбранной частоте и коэффициенте усиления, необходимо выбрать операционный усилитель с достаточно высоким произведением коэффициента усиления на полосу пропускания.Это можно рассчитать по формуле:

 

фунтов стерлингов
 = 2f²πR F (C F +C J ) , где f =  Максимальная рабочая частота, Гц
    Р Ф =  Сопротивление обратной связи
    С Ж  =  Емкость обратной связи
    С Дж =  Емкость перехода фотодиода

 

Понимание эквивалентной схемы фотодиода

Эквивалентная схема помогает нам понять и предсказать реальную функциональность электронного компонента.Для фотодиодов модель эквивалентной схемы является важным аналитическим инструментом, потому что простая вставка символа фотодиода в схему мало что говорит вам о сигнале, который будет генерироваться, и о том, как фотодиод будет взаимодействовать со схемой усилителя.

Эта статья является пятой в нашей серии, посвященной фотодиодам. Догоните остальных, чтобы узнать о следующем:

 

Базовая эквивалентная схема для фотодиода

Не все модели фотодиодов одинаковы, но последовательно отображаются четыре элемента: источник тока, параллельный конденсатор, параллельный резистор и последовательный резистор в дополнение к обычному p-n переходу, обозначенному символом диода.

 

 

Фототок

Идеальный источник тока (I PD ) представляет собой фототок, т. е. ток, генерируемый диодом в ответ на падающий свет. Обратите внимание, что направление фототока соответствует току, который течет от катода диода к аноду диода — это хорошее напоминание о том, что фотодиоды используются с нулевым смещением или с обратным смещением, и ток, который они производят, течет в направлении, противоположном направлению тока. мы ожидаем от обычных диодов с прямым смещением.

Как упоминалось в предыдущей статье, мы используем чувствительность для количественной оценки взаимосвязи между мощностью падающего света и фототоком. Чувствительность типичного кремниевого фотодиода колеблется от примерно 0,08 ампер на ватт (А/Вт) для ЭМИ 400 нм до 0,48 А/Вт для ЭМИ 700 нм.

 

Емкость перехода

Параллельный конденсатор (C J ) представляет собой емкость перехода диода, т. е. емкость, связанную с обедненной областью p-n перехода.Емкость перехода является важным параметром, поскольку она сильно влияет на частотную характеристику фотодиода. Меньшая емкость перехода обеспечивает превосходную работу на высоких частотах.

Вы могли заметить модели фотодиодов, в которых C J является переменным конденсатором. Хотя такое представление кажется менее распространенным, оно вовсе не является плохой идеей, поскольку напоминает нам, что емкость перехода зависит от напряжения смещения. Мы можем намеренно разработать фотодиодную систему с более широкой полосой пропускания, увеличив напряжение обратного смещения.

 

Этот график, взятый из журнала «Характеристики и применение фотодиода», опубликованного OSI Optoelectronics, показывает значительное снижение емкости перехода, которое может быть достигнуто за счет работы фотодиода в фотопроводящем режиме.

 

Параллельное сопротивление

Резистор, включенный параллельно фотодиоду, называется шунтирующим сопротивлением (R SH ). Как и в случае с источниками тока в целом, идеальная работа достигается, когда R SH бесконечен.При бесконечном (или в реальной жизни чрезвычайно высоком) сопротивлении шунта источник тока отдает весь свой ток на нагрузку, а отношение тока к напряжению полностью определяется сопротивлением нагрузки. По мере приближения сопротивления шунта к значению сопротивления нагрузки оно начинает более заметно влиять на отношение тока к напряжению.

Сопротивление шунтирования многих фотодиодов настолько велико, что не оказывает серьезного влияния на общую производительность в типичных приложениях. Для кремниевых фотодиодов R SH составляет десятки, сотни и даже тысячи мегаом, а арсенид индия-галлия также может иметь чрезвычайно высокое сопротивление шунта.Однако с германием нужно быть более осторожным, потому что R SH обычно находится в килоомном диапазоне, а может быть, даже в низком килоомном диапазоне.

Сопротивление шунта также влияет на шумовые характеристики. По мере уменьшения R SH шум Джонсона фотодиода увеличивается.

 

Серия
Сопротивление

Фотодиод имеет контакты, проволочные соединения и полупроводниковый материал, которые вносят вклад в последовательное сопротивление (R S ). Это сопротивление имеет тенденцию быть довольно низким, например, в несколько Ом или несколько десятков Ом, хотя возможны и более высокие значения.

Насколько мне известно, последовательное сопротивление обычно не является серьезной проблемой при проектировании фотодиодных систем. Однако чрезмерное последовательное сопротивление может уменьшить линейность: фототок, проходящий через R S , создает падение напряжения, которое начинает смещать в прямом направлении фотодиод, работающий в конфигурации с нулевым смещением (см. диаграмму ниже). Диод с прямым смещением имеет экспоненциальную зависимость тока от напряжения. Следовательно, увеличение напряжения на R S уменьшает фототок, достигающий нагрузки, потому что это вызывает отвод части фототока на землю через сам диод, и это отведение тока происходит нелинейным образом.

 

 

Резюме

Когда мы проектируем или анализируем схему обнаружения на основе фотодиодов, мы используем эквивалентную схему, чтобы помочь нам понять различные электрические параметры, связанные с функциональностью фотодиода. Существенными элементами эквивалентной схемы фотодиода являются источник тока для фототока, символ диода для обозначения p-n перехода, конденсатор, включенный параллельно источнику тока, резистор, включенный параллельно источнику тока, и резистор, включенный последовательно с выходом. Текущий.

фотодиодов, поясняется энциклопедией RP Photonics; фотоприемники, p-i-n, InGaAs, кремний, германий, ПИН, полоса пропускания, линейность, усилитель тока

Энциклопедия > буква П > фотодиоды

можно найти в Руководстве покупателя RP Photonics. Среди них:

Дополнительные сведения о поставщике см. в конце этой статьи энциклопедии или перейдите на страницу

.

Вас еще нет в списке? Получите вход!

Используя наш рекламный пакет, вы можете разместить свой логотип и далее под описанием вашего продукта.

Определение: полупроводниковые устройства с p–n или p–i–n структурой для обнаружения света

Более общий термин: фотодетекторы

Более конкретные термины: лавинные фотодиоды, фотодиоды Гейгера, фотодиоды с боковым эффектом, квадрантные фотодиоды, фотодиоды p–i–n, кремниевые фотодиоды, германиевые фотодиоды, фотодиоды InGaAs

Немецкий: Фотодиоден

Категории: фотонные устройства, обнаружение и характеристика света, оптоэлектроника, оптическая метрология

Как цитировать статью; предложить дополнительную литературу

Автор: Др.Рюдигер Пашотта

URL: https://www.rp-photonics.com/photodiodes.html

Фотодиоды — это часто используемые фотодетекторы, которые в значительной степени заменили использовавшиеся ранее вакуумные фотоэлементы. Это полупроводниковые устройства, которые содержат p-n-переход и часто собственный (нелегированный) слой между n- и p-слоями. Устройства с внутренним слоем называются фотодиодами p-i-n или PIN-фотодиодами . Свет, поглощаемый в обедненной или собственной области, генерирует электронно-дырочные пары, большинство из которых вносят вклад в фототок.Фототок может быть точно пропорционален интенсивности поглощенного (или падающего) света в широком диапазоне оптических сил.

Фигура 1: Схематический рисунок p–i–n фотодиода. Зеленый слой — это антибликовое покрытие.

На рис. 1 схематично представлена ​​типовая конструкция фотодиода p–i–n типа. Здесь имеется собственная область между n-легированной и p-легированной областями, где генерируется большая часть электрических носителей. Через электрические контакты (анод и катод) можно получить генерируемый фототок.Анод может иметь форму кольца, так что свет может инжектироваться через отверстие. Большую активную площадь можно получить с помощью соответственно большого кольца, но это приводит к увеличению емкости, тем самым уменьшая полосу обнаружения и увеличивая темновой ток; кроме того, эффективность может упасть, если носители генерируются слишком далеко от электродов.

Для высокой чувствительности фотодиода необходимо иметь материал с сильным поглощением для интересующей оптической длины волны.При использовании более толстого слоя для получения эффективного поглощения можно потерять много генерируемых носителей и, следовательно, все равно существенно не улучшить чувствительность.

Некоторые фотодиоды доступны в виде фотодиодных матриц одномерного или двумерного типа. Двумерные массивы детекторов, т.е. для использования в качестве датчиков изображения, могут быть реализованы с фотодиодами или с другими типами фотодетекторов.

Для существенного увеличения чувствительности можно использовать либо лавинные фотодиоды (см. ниже), либо фототранзисторы; они основаны на совершенно разных принципах работы.

Режимы работы фотодиодов

Фотодиоды могут работать в двух очень разных режимах:

  • Фотогальванический режим : подобно солнечному элементу освещенный фотодиод генерирует напряжение, которое можно измерить. Однако зависимость этого напряжения от мощности света носит нелинейный характер (см. рис. 2), а динамический диапазон довольно мал. Также не достигается максимальная скорость.
Рисунок 2: Вольт-амперные характеристики фотодиода в фотовольтаическом режиме для различных нагрузочных резисторов.Рисунок 3: Простая электронная схема фотоприемника на основе фотодиода.
  • Фотопроводящий режим : здесь к диоду прикладывается обратное напряжение (т. е. напряжение в направлении, в котором диод не проводит ток без падающего света) и измеряется результирующий фототок. Самое простое решение для этого режима обратного смещения основано на источнике напряжения и нагрузочном резисторе, как показано на рисунке 3. Зависимость фототока от мощности света может быть очень линейной на шести и более порядках мощности света, т.е.грамм. в диапазоне от нескольких нановатт до десятков милливатт для кремниевого p–i–n фотодиода с активной площадью несколько мм 2 . Величина обратного напряжения почти не влияет на фототок и оказывает некоторое влияние на (обычно небольшой) темновой ток (получаемый без света). Более высокое обратное напряжение имеет тенденцию к более быстрому отклику, но также увеличивает нагрев устройства, что может быть проблемой для высоких фототоков.
Рисунок 4: Вольт-амперные характеристики фотодиода для различных оптических мощностей.В фотогальваническом режиме (см. строку для нагрузочного резистора 1 кОм) отклик нелинейный. В фотопроводящем режиме, показанном здесь для простой схемы с обратным смещением, подаваемым через нагрузочный резистор, достигается очень линейная характеристика. То же самое верно для постоянного обратного смещения (не показано).

Даже при использовании в фотопроводящем режиме фотодиоды обычно не понимаются как фотопроводящие детекторы, принцип работы которых существенно отличается.

Простые схемы фотодиодов приводят к ограничению полосы пропускания RC, что приводит к компромиссу между полосой пропускания и чувствительностью.

В простой схеме согласно рис. 3 величина напряжения смещения падает с ростом фототока из-за падения напряжения на нагрузочном резисторе. Хотя это мало влияет на линейность, это приводит к зарядке или разрядке емкости фотодиода всякий раз, когда изменяется интенсивность падающего света, так что полоса обнаружения уменьшается; он может стать ограниченным по RC. Это приводит к компромиссу между полосой пропускания обнаружения и чувствительностью: для широкой полосы требуется небольшой нагрузочный резистор, что приводит к низкой чувствительности, а также к более высокой мощности, эквивалентной шуму, которая часто ограничивается тепловым шумом (шумом Джонсона) нагрузки. резистор.

Чтобы избежать этого компромисса, часто используется усилитель тока (также называемый трансимпедансным усилителем ). Такой усилитель, который обычно реализуется с помощью операционного усилителя (операционного усилителя), поддерживает напряжение на диоде почти постоянным (например, около нуля или при некотором, возможно, регулируемом обратном смещении), так что емкость фотодиода теряет большую часть своего значения. . Изменения остаточного напряжения на фотодиоде обратно пропорциональны коэффициенту усиления используемого операционного усилителя.Тем не менее, желательно минимизировать входную емкость, когда требуется высокая полоса обнаружения; например, лучше напрямую подключить фотодиод к усилителю тока, чем использовать длинное кабельное соединение.

Усилители тока

, которые также доступны в качестве OEM-устройств, также могут иметь очень хорошие шумовые характеристики. Соответствующим значением является входной ток, эквивалентный шуму, который может быть значительно ниже 1 пА/Гц 1/2 .

Имеющиеся в продаже лабораторные усилители тока помогают сделать измерения мощности очень гибкими, обеспечивая множество различных настроек чувствительности и, следовательно, огромный динамический диапазон с низким уровнем шума, а также, возможно, встроенный дисплей, регулируемое напряжение смещения и смещение сигнала, регулируемые фильтры. , и т.д.

Полупроводниковые материалы

Некоторые фотодиодные материалы и их типичные характеристики:

  • кремний (Si): низкий темновой ток, высокая скорость, хорошая чувствительность примерно от 400 до 1000 нм (лучше всего около 800–900 нм)
  • германий (Ge): высокий темновой ток, медленная скорость из-за большой паразитной способности, хорошая чувствительность в диапазоне примерно от 900 до 1600 нм (лучше всего в диапазоне 1400–1500 нм)
  • фосфид арсенида индия-галлия (InGaAsP): дорогой, низкий темновой ток, высокая скорость, хорошая чувствительность примерно в диапазоне от 1000 до 1350 нм (лучше всего в диапазоне 1100–1300 нм)
  • арсенид индия-галлия (InGaAs): дорогой (особенно для больших активных площадей), низкий темновой ток, высокая скорость, хорошая чувствительность примерно от 900 до 1700 нм (лучше всего около 1300–1600 нм)

Указанные диапазоны длин волн иногда могут существенно превышать модели с расширенным спектральным откликом.

Ключевые свойства фотодиодов

Наиболее важные свойства фотодиодов:

  • чувствительность, т. е. фототок на единицу оптической мощности, связанный с квантовой эффективностью, зависящий от длины волны
  • активная область, т. е. светочувствительная область
  • напряжение пробоя, устанавливающее предел полезного напряжения смещения
  • максимально допустимый фототок (обычно ограничивается насыщением, возможно ниже при высоких напряжениях смещения)
  • темновой ток (в фотопроводящем режиме, зависит от напряжения смещения, важен для обнаружения низких уровней освещенности)
  • скорость, т.е.е. полоса пропускания (см. ниже), связанная со временем нарастания и спада, часто зависит от электрической емкости

Дополнительные количества могут представлять интерес:

  • Обычно довольно высокое сопротивление шунта способствует небольшому току при подаче напряжения смещения. Он также вносит некоторый ток теплового шума, который в некоторых случаях ограничивает чувствительность.
  • Обычно небольшое последовательное сопротивление вызывает дополнительное падение напряжения, пропорциональное фототоку, а также может в некоторой степени способствовать шуму обнаружения.

Полоса пропускания

Что ограничивает быстродействие фотодиода?

Скорость (полоса пропускания) фотодиода обычно ограничивается либо электрическими параметрами (емкость и внешний резистор), либо внутренними эффектами, такими как время прохождения носителя в области обеднения. (В некоторых случаях относительно медленная диффузия носителей, генерируемых за пределами обедненной области, ограничивает полосу пропускания.) Самые высокие полосы пропускания в десятки гигагерц обычно достигаются с небольшими активными площадями (диаметр значительно меньше 1 мм) и небольшими объемами поглощения.Такие небольшие активные площади по-прежнему практичны, особенно для устройств с оптоволоконной связью, но они ограничивают достижимые фототоки порядка 1 мА или менее, что соответствует оптической мощности ≈ 2 мВт или менее. На самом деле желательны более высокие фототоки для подавления дробового шума и теплового шума. (Более высокие фототоки увеличивают дробовой шум в абсолютном выражении, но уменьшают его относительно сигнала.) Большие активные области (диаметром до 1 см) позволяют обрабатывать большие пучки и гораздо более высокие фототоки, но за счет меньшей скорости.

Сочетание широкой полосы пропускания (десятки гигагерц) и высоких фототоков (десятки миллиампер) достигается в фотоприемниках с согласованным по скорости, содержащих несколько фотоприемников малой площади, слабо связанных с оптическим волноводом и доставляющих свои фототоки в общий ВЧ волноводная структура.

Квантовая эффективность

Квантовая эффективность фотодиода — это доля падающих (или поглощаемых) фотонов, которые вносят вклад в фототок.Для фотодиодов без лавинного эффекта она напрямую связана с чувствительностью S : фототок равен

с квантовой эффективностью η, зарядом электрона e и энергией фотона . Квантовая эффективность фотодиода может быть очень высокой — в некоторых случаях более 95% — но значительно зависит от длины волны. Помимо высокой внутренней эффективности, высокая квантовая эффективность требует подавления отражений, т.е. с антибликовым покрытием.

Более высокая чувствительность (хотя иногда и за счет более низкой квантовой эффективности) может быть достигнута с помощью лавинных фотодиодов. Они работают с относительно высоким напряжением обратного смещения, так что могут генерироваться вторичные электроны (как в фотоумножителях). Лавинный процесс увеличивает чувствительность, так что влияние шума последующих электронных усилителей сводится к минимуму, тогда как квантовый шум становится более важным, а также вводится шум умножения.

Дополнительные свойства

В некоторых случаях необходимо учитывать дополнительные свойства фотодиодов, такие как линейность отклика в широком динамическом диапазоне, пространственная однородность отклика или форма динамического отклика (например,грамм. оптимизированный для временной или частотной области), или шумовые характеристики.

Шумовые характеристики фотодиодов могут быть очень хорошими. При больших фототоках он может быть ограничен дробовым шумом, хотя тепловые шумы в электронике часто сильнее этого. Для обнаружения очень низких уровней освещенности (например, для подсчета фотонов) также может играть роль темновой ток.

Электроника, используемая в фотодетекторе на основе фотодиода, может сильно влиять на производительность с точки зрения скорости, линейности и шума.Как упоминалось выше, усилители тока (трансимпедансные усилители) часто являются хорошим выбором.

Быстродействующие фотодиоды

Для особенно высокой полосы обнаружения в гигагерцовом диапазоне используются усовершенствованные конструкции фотодиодов. Например, некоторые устройства содержат оптический резонатор вокруг тонкой поглощающей секции. Таким образом, можно добиться эффективного поглощения и, следовательно, высокой квантовой эффективности, несмотря на довольно малую толщину собственной области, выбранную для уменьшения времени дрейфа.

Так называемые волноводные фотодиоды содержат оптический волновод, который удерживает свет на его пути через поглощающую область. Тогда эта область снова может быть очень тонкой, и, тем не менее, можно получить эффективное поглощение на короткой длине. Минимизируя длину активной области, можно также минимизировать электрическую емкость и достичь очень широкой полосы пропускания.

В некоторых случаях конструкция электрода выполнена так, что она образует электрический волновод, в котором электрическая волна может распространяться параллельно оптической волне в оптическом волноводе.Такие фотодиоды бегущей волны могут достигать полосы пропускания значительно выше 100 ГГц.

Некоторые полупроводниковые материалы по своей природе лучше других подходят для быстрых фотодиодов. Например, арсенид индия-галлия (InGaAs) особенно подходит, потому что этот материал с прямой запрещенной зоной (в отличие, например, от кремния) имеет довольно короткую длину поглощения, что позволяет реализовать очень тонкие поглощающие слои, в которых фотоносители могут быть быстро собрал. Для быстрых лавинных фотодиодов важно также низкое отношение коэффициентов ударной ионизации для дырок и электронов.

Многосегментные фотодиоды и фотодиодные матрицы

Фотодиоды

выпускаются не только в виде односегментных детекторов. Существуют двойные и квадрантные фотодиоды, которые можно использовать для точного измерения, а также одномерные и двумерные матрицы фотодиодов. Подробнее читайте в статье о позиционно-чувствительных детекторах.

В корпус лазерного диода иногда встраивают фотодиод. Он может обнаруживать некоторое количество света, проходящего через сильно отражающую заднюю грань, мощность которого пропорциональна выходной мощности.Полученный сигнал можно использовать, например, для стабилизации выходной мощности или для обнаружения деградации устройства.

Поставщики

Руководство покупателя RP Photonics содержит сведения о 64 поставщиках фотодиодов. Среди них:

Gentec Electro-Optics

Gentec Electro-Optics предлагает широкий ассортимент детекторов мощности на основе кремниевых или германиевых фотодиодов мощностью до 750 мВт.

AMS Technologies

AMS Technologies предлагает исключительно широкий ассортимент фотодиодов (ФД) на основе различных материалов, охлаждаемых или неохлаждаемых, с отдельными устройствами, а также фотодиодными матрицами или сборками:

  • кремниевые фотодиоды: ФД общего назначения, APD, быстродействующие, быстродействующие или варианты с повышенной чувствительностью по длине волны, двух- и четырехсторонние устройства, многоэлементные PD и матрицы, сборки PD с фильтрами, TIA или многослойные (сэндвич) PD
  • Фотодиоды InGaAs: общие целевые ФД, ПИН, ЛФД, большая активная площадь, сегментированные или с задней подсветкой, массивы ФД, сборки ФД, включая гибриды ФД-усилитель, оптические приемники mini-DIL или пигтейлы
  • Матрицы фотодиодов GaAs, гибриды GaAs ФД/усилитель
  • устройства на основе на HgCdTe, PbS или PbSe
  • ФД-чипы на основе Si, InGaAs, GaP и AlGaAs

Menlo Systems

Menlo Systems предлагает серию фотодетекторов для минимального уровня освещенности sig нал.От лавинных детекторов до PIN-фотодиодов — вы можете найти детектор, который лучше всего подходит для вашего конкретного приложения.

ALPHALAS

Сверхбыстрые фотодетекторы ALPHALAS для измерения оптических сигналов с временем нарастания от 10 пс и полным спектральным охватом от 170 до 2600 нм (от ВУФ до ИК) имеют полосу пропускания от постоянного тока до 30 ГГц. Конфигурации включают варианты со свободным пространством, оптоволоконным разъемом или SM-оптоволокном с косичками и имеют компактный металлический корпус для помехоустойчивости. Версии кремниевых фотодиодов с расширенным УФ-излучением являются единственными коммерческими продуктами, которые охватывают спектральный диапазон от 170 до 1100 нм со временем нарастания <50 пс.Для максимальной гибкости большинство моделей не имеют внутренней заделки. Внешняя оконечная нагрузка 50 Ом поддерживает работу на самых высоких скоростях, а нагрузка с высоким импедансом генерирует сигналы большой амплитуды. Приложения включают измерение формы и длительности импульса, мониторинг биений моды и гетеродинные измерения. Балансные фотодиоды дополняют большой выбор из более чем 70 уникальных моделей.

CSRayzer Optical Technology

CSRayzer предлагает различные типы фотодиодов, используемых в высокоскоростном обнаружении сверхнизкой освещенности и лазерном дальномере, LIDAR и связи в открытом космосе.

Вопросы и комментарии от пользователей

Здесь вы можете оставить вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о принятии на основе определенных критериев. По существу, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.

Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы удалили его в ближайшее время. (См. также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личную обратную связь или консультацию от автора, свяжитесь с ним по электронной почте.грамм. по электронной почте.

Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если вы позже отзовете свое согласие, мы удалим эти материалы.) Поскольку ваши материалы сначала просматриваются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.

См. также: фотодиоды p–i–n, матрицы фотодиодов, позиционно-чувствительные детекторы, фотодетекторы, фототранзисторы, фотодетекторы с синхронизацией по скорости, лавинные фотодиоды, фотодетекторы металл-полупроводник-металл, фототрубки, дробовой шум, полоса пропускания, The Photonics Spotlight 2006- 10-16
и другие статьи в категориях фотонные устройства, обнаружение и характеристика света, оптоэлектроника, оптическая метрология


Поделитесь этим с друзьями и коллегами, e.грамм. через социальные сети:

Эти кнопки обмена реализованы с учетом конфиденциальности!

Код для ссылок на других сайтах

Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например, на своем сайте, в социальных сетях, на дискуссионном форуме, в Википедии), вы можете получить необходимый код здесь.

HTML-ссылка на эту статью:

   
Статья о фотодиодах

в разделе
Энциклопедия RP Photonics

С изображением для предварительного просмотра (см. поле чуть выше):

   
alt ="статья">

Для Википедии, например. в разделе «==Внешние ссылки==»:

  * [https://www.rp-photonics.com/photodiodes.html 
статья о «Фотодиодах» в Энциклопедии RP Photonics]

устройств, схем и приложений: Donati, Silvano: 9780130203373: Amazon.com: Books

Preface

Эта книга является результатом конспектов лекций двухсеместрового курса оптоэлектроники, который я начал читать в 1976 году в Павийском университете. Лекция была прочитана инженерам-электронщикам на последнем курсе обучения в магистратуре. На протяжении многих лет я несколько раз переписывал текст, расширял рамки, добавлял данные, полезные для дизайна, и включал новые результаты, полученные как в результате собственных исследований, так и в результате новых открытий других. Таким образом, настоящая книга стала больше похожа на трактат, чем на оригинальную книгу лекций.Я попытался использовать современный подход к обучению, начав с простых идей и развивая широкий круг тем, чтобы эта книга могла служить учебником по основам фотоэлектроники, а также быть полезной инженеру-конструктору, ищущему практические советы и решения. Математические выводы сведены к минимуму, и читатели, интересующиеся приложениями, могут пропустить их и сразу перейти к результатам, которые я попытался сделать полезными с помощью комментариев и примеров. Дополнительная информация и дополнительные соображения представлены уменьшенным шрифтом и могут быть пропущены при первом чтении.В приложениях я собрал некоторый материал, необходимый в качестве введения или имеющий практическое значение для приложений.

В парадигме оптоэлектроники свет генерируется источником (часто лазером), который распространяется в среде или взаимодействует с ней, а затем поступает на детектор, где требуемая информация преобразуется обратно в электрический сигнал. В балансе сигнал-шум увеличение мощности лазера в K раз эквивалентно уменьшению шума детектора в K — простое утверждение, важность которого иногда недооценивают, но о котором всегда следует помнить, чтобы оптимизировать системные характеристики фотоприемника.

Фотодетекторы являются предшественниками любых достижений в области оптоэлектроники. Когда исследуется необычный спектральный диапазон или новый диапазон частот, фотодетекторы первыми устанавливают инструмент для обработки оптического сигнала. Затем следуют оптические компоненты и лазерные источники. Таким образом, волнение от открытия чаще приходит к фотодетекторам, чем к другим оптоэлектронным устройствам. На рисунках с P-1 по P-4 на следующих страницах показана лишь небольшая часть крупных достижений фотодетекторов.

В этой книге рассматриваются самые основы фотодетектирования, которыми должен овладеть любой ученый или конструктор, работающий в области современной оптоэлектроники. Чтобы дать представление о порядке величины, в учебной программе, ориентированной на оптоэлектронику, предлагаемой в нашем инженерном центре, один курс посвящен лазерам, один — фотодетектированию, один — волоконно-оптической связи и один — электрооптическому приборостроению.

Структура этой книги следующая. Рассмотрены все типы фотоприемников, имеющих практическое значение, охватывающих спектральный диапазон от УФ до дальнего ИК, сначала применительно к одноточечным устройствам, а затем к их аналогам изображения.Для каждого фотодетектора мы начинаем с понимания принципа работы. Затем мы обсуждаем параметры производительности, основные характеристики, специальные функции и схемы применения с деталями схемы и советами по дизайну. Наконец, мы заканчиваем детальным анализом шума, который является окончательным пределом характеристик чувствительности — цель, к которой нужно стремиться в любом хорошо спроектированном приложении.

Комментируя список содержания, мы начнем с фотоэмиссионных (т. е. вакуумных) устройств, исторически первых и в настоящее время находящихся в техническом упадке, но до сих пор не имевших аналогов в возможности мощного режима подсчета одиночных фотонов, фактически используемого в нескольких научных приложениях.После главы о фотокатодах и вакуумных фототрубках в главе 3 мы рассматриваем системные аспекты фотодетектирования, подчеркивая важность внутреннего механизма усиления в фотодетекторах, а также разъясняя режимы детектирования, а также вводя качественные характеристики.

Глава 4 довольно длинная и посвящена фотоумножителям из-за их важности для различных приложений. Мы представляем основную теорию, анализируем отклик во временной и частотной области и обсуждаем ряд приложений.

Глава 5 посвящена полупроводниковым фотодетекторам и связанным с ними устройствам, включая семейство фотодиодов, лавинных устройств, фототранзисторов и фотопроводников, а также солнечных элементов. В дополнение к физическим аспектам и электрическим характеристикам мы рассматриваем схемы приложений, разъясняя конструкцию входных схем и обсуждая их характеристики в ряде хорошо зарекомендовавших себя приложений, от контрольно-измерительных приборов до широкополосной связи.

Инфракрасные методы и тепловые детекторы для бесконтактного измерения температуры и получения теплового изображения рассматриваются в главах 6 и 7.

Глава 8 посвящена когерентному обнаружению и передовым методам фотодетектирования, охватывает темы, обычно не встречающиеся в учебниках, и демонстрирует, что фотодетектирование далеко не полностью изученная область.

Глава 9 посвящена устройствам, воспринимающим изображение, включая видиконовые трубки, трубки с усилением изображения и семейству ПЗС. Наконец, добавлен ряд приложений, дополняющих текст и касающихся основных тем, таких как инвариантность излучения, чувствительность глаз и описание цвета, тепловой и квантовый шум, детали расчетов, опущенные в тексте, и многое другое.

Что касается системных аспектов, то компромисс между чувствительностью и пропускной способностью и квантово-тепловой режим обнаружения, рассмотренный в главе 3, можно было бы также поместить в начало книги или объединить в главе 8, но по моему опыту преподавания я обнаружил, что они лучше всего обсуждать вскоре после самого первого описания детекторов и их электрических параметров. Кроме того, я включил короткую главу о солнечных элементах, потому что эти устройства тесно связаны с фотодиодами и имеют те же технологические проблемы и вопросы разработки (кроме того, что они принадлежат инженеру-оптоэлектронщику по развертыванию систем).

Таким образом, в этой книге представлен достаточно широкий обзор фотоприемников с точки зрения устройств, схем и приложений. Я постарался сделать каждую главу самостоятельной и удобной для чтения, чтобы она могла быть полезна в качестве справочного материала для всех, кто заинтересован в решении своей конкретной проблемы фотодетектирования.

По моему опыту из итальянского издания, текст может быть использован для двухсеместрового курса в целом или для односеместрового курса с несколькими различными вариантами аргументов или акцентом на устройствах, схемах или системных аспектах.Я также использовал его для серии семинаров для доктора философии. студенты продвинутого курса по фотодетекции и шуму. Я думаю, что эта книга также будет полезным справочником и подспорьем для технических специалистов и специалистов, занимающихся проектированием систем фотодетектирования. Инженеры и физики могут использовать его в качестве руководства при выборе наилучшего решения и при оценке достижимых характеристик в задаче фотодетектирования. Разработчики должны найти его полезным из-за обилия справочных данных по реальным фотодетекторам, а также для обсуждаемых практических схем.

Для полного понимания технического содержания этой книги в качестве предварительного условия необходимо пройти базовые курсы по электронным устройствам и схемам, а также самые основы полупроводников и шума. Что касается полупроводников, отличное введение содержится в книге Бхаттачарьи «Полупроводниковые оптоэлектронные устройства» (Прентис Холл). Конечно, многие темы и идеи можно почерпнуть и из материала, изложенного в этой книге, хотя и на более скромной основе.

В заключение я хочу поблагодарить многочисленных исследователей и моих студентов за их помощь в сборе текстов моих лекций и внесение исправлений в более ранние версии.Среди всего прочего, я рад отметить мою бывшую докторскую степень. студент Т. Тамбоссо, который с большой тщательностью собрал и отредактировал первую версию и предложил несколько основных улучшений содержания, включенных со времени первого итальянского издания.

Я также хочу поблагодарить профессора Джо К. Кэмпбелла из Техасского университета и профессора Серджио Кова из Политехнического университета Милана за их поддержку и предложения.

За свою научную карьеру я обнаружил, что фотодетекция — очень захватывающая и полезная область исследований.Если я смогу передать читателю такой же энтузиазм и удовлетворение, я буду щедро вознагражден за свои усилия по написанию этой книги. Итак, я посвящаю эту книгу блестящим молодым студентам, которые завтра станут учеными. Сильвано Донати
Павия, Италия
электронная почта: [email protected]
июнь 1999

Рис. 11 200 гигантских ФЭУ (фотоумножители, см. главу 4) стоимостью около 80 миллионов долларов США, а также мощение стен 40-метрового резервуара с водой, в котором исследуются самые неуловимые ядерные частицы — нейтрино (любезно предоставлено ICRR, Университет Токио).

Рисунок P-2

На борту небесного телескопа ПЗС-матрица 5000 x 5000 пикселей (прибор с зарядовой связью, см. главу 9) предоставила эту 10-дневную интегрированную картину глубокого неба (Hubble Deep Field Survey). Самые слабые пятна — это галактики 30-й величины, которые, по оценкам, находятся на расстоянии 8 миллиардов световых лет от нас (любезно предоставлено Р. Уильямсом и группой HDF ST Scl и НАСА).

Рисунок P-3

Инфракрасный t

Фототранзистор или фотодиод: какой детектор лучше?

Фототранзистор против.Фотодиод: какой детектор лучше?

З.М. Петерсон • 21 января 2020 г.

Вашей следующей оптической системе для точных измерений интенсивности потребуется детектор определенного типа. Фотодиоды и фототранзисторы являются обычным выбором для этих приложений, хотя они обеспечивают разные типы реакции на падающий свет.

Если вам нужно собрать измерения интенсивности, фототранзистор или фотодиод — отличный выбор в качестве оптического детектора.Выбор между фототранзистором и фотодиодом зависит от конкретного приложения, но в некоторых отношениях они взаимозаменяемы. Вот что вам нужно знать о выборе фотодиода или фототранзистора в качестве детектора для вашего следующего оптического продукта.

Работа фототранзистора и фотодиода

Все фототранзисторы и фотодиоды выполняют одну и ту же функцию: они принимают входящий свет и преобразуют его в электричество. Это происходит за счет того же явления, что и в фотоэлектрических элементах: входящие фотоны возбуждают носители заряда до более высокого уровня энергии, и носители заряда могут быть извлечены в компонент/цепь нагрузки.Фототранзисторы и фотодиоды являются аналогами обычных транзисторов и диодов.

Конструкции этих устройств аналогичны их электрическим аналогам с точки зрения легирования. Фотодиоды имеют структуру, аналогичную обычному диоду, где в устройстве используется p-n, p-i-n или аналогичный профиль легирования. Фототранзистор обычно изготавливается как биполярный транзистор NPN или PNP или как полевой транзистор. Встроенное в материал напряжение используется для извлечения носителей заряда, как в обычном диоде или транзисторе.

Материалы для фототранзисторов и фотодиодов

Оба элемента схемы предназначены для работы в диапазоне длин волн, и этот диапазон возможных рабочих длин волн может быть довольно широким в обычных полупроводниковых материалах. Фототранзисторный или фотодиодный датчик будет иметь спектр чувствительности, который зависит от спектра поглощения материалов, используемых для изготовления устройства. Спектр поглощения этих материалов обычно модифицируют с помощью стандартных процессов легирования.Некоторые распространенные материалы и их полезные длины волн:

  • Материалы группы IV (Si и Ge): Si обычно используется для ближнего ИК-диапазона (длины волн MMF) и видимого света. Si имеет непрямую ширину запрещенной зоны 1,1 эВ, поэтому край поглощения составляет ~ 1100 нм. Пересыщенное легирование может быть одним из методов увеличения поглощения кремниевых фотодиодов до длин волн SMF. Ge дороже, чем Si, но он чувствителен до 1600 нм благодаря более узкой прямой запрещенной зоне. Ge-устройства имеют более низкое сопротивление шунта, чем другие материалы фотодиодов/фототранзисторов, что приводит к большему тепловому шуму в выходном токе.Следовательно, использование с длинами волн SMF менее желательно.
  • Материалы III-V (InGaAs, GaAs, GaAlAs и InAs): InGaAs — это распространенный материал для фототранзисторов и фотодиодов, чувствительный до ~2600 нм. Чувствительность и низкая емкость перехода (<1 нФ) делают фотодиоды InGaAs стандартным выбором для детекторов с высокой скоростью передачи данных в оптоволоконных линиях SMF (1310 и 1550 нм). Нестехиометрический In(1-x)GaxAs обычно используется для настраиваемого фотонного отклика, когда увеличение содержания Ga в тройном сплаве увеличивает ширину запрещенной зоны.Поглощение в GaAlAs также варьируется от 1,42 эВ (GaAs) до 2,16 эВ (AlAs) в зависимости от стехиометрии. Наконец, InAs следует использовать, когда вашей системе требуется чувствительность к глубоким длинам волн ИК-диапазона (~ 3800 нм).
  • Материалы II-VI: Этот класс материалов включает кандидатов для будущих электронно-фотонных интегральных схем (EPIC), и исследования в этой области очень активны, и еще неизвестно, станут ли материалы II-VI широко коммерциализированы и используется в серийно выпускаемых схемах EPIC.

Сравнение фототранзисторов и фотодиодов

Эти два элемента схемы по-разному вводятся в реальную схему. Их также можно интегрировать в матричные детекторы (например, КМОП-детекторы или ПЗС-матрицы), где необходимые элементы схемы реализованы на кристалле. Если вы работаете с настраиваемой системой, в которой используются дискретные компоненты, вам потребуется использовать определенные схемы для работы с каждым типом детектора.

Схемы фототранзисторов

Фототранзистор можно подключить к общему коллектору, общему эмиттеру или другой стандартной конфигурации транзистора для отбора тока.Когда на устройство не падает свет, они работают так же, как и любой другой транзистор (как устройство с 3 выводами). Как только свет падает на устройство, он поглощается основанием. Это эквивалентно увеличению базового тока в устройстве. Из-за этого фототранзистор может работать как 2-выводное устройство (т. Е. С плавающим соединением базы). При работе в качестве устройства с 3 выводами выходной ток можно модулировать, регулируя базовое напряжение (для устройств NPN или PNP) или напряжение затвора (для устройств с полевыми транзисторами).

Схемы фототранзисторов NPN

При работе в качестве устройства с 3 клеммами выходной ток, наблюдаемый при нагрузке, можно модулировать, регулируя входной базовый ток. Это означает, что устройство действует как переключатель со встроенным порогом. Когда падающий свет достаточно интенсивен, а ток, посылаемый от источника к базе, достаточно велик, напряжение база-эмиттер изменяется, и ток может легко проходить через устройство.Однако это можно подавить, снизив общий ток базы, что требует регулировки внешнего смещения на базе. Такое поведение при переключении делает фототранзисторы полезными в ряде приложений, требующих измерения состояния ВКЛ или ВЫКЛ, а не конкретного измерения интенсивности.

Схемы фотодиодов

Фотодиод в реальной схеме может работать в фотогальваническом режиме (при работе с прямым смещением) или в режиме фотодиода (при работе с обратным смещением). Фотодиоды работают с обратным смещением, поскольку это обеспечивает линейную характеристику, а диапазон чувствительности может быть довольно большим.Выходной ток может быть направлен непосредственно на нагрузку или на схему усилителя. Если вы хотите преобразовать вход обратно в поток прямоугольных импульсов, просто отправьте выход усилителя на компаратор.

Также доступны лавинные фотодиоды

, которые всегда предназначены для работы со смещением, очень близким к обратному напряжению пробоя. Как только свет падает на устройство, количество фотогенерируемых носителей умножается на внешнее смещение, поскольку напряжение устройства выходит за пределы напряжения пробоя.Это дает усиление во время освещения. Эти фотодиоды предназначены для работы при пробое и полезны для обнаружения слабых оптических сигналов.

Фотодиод вместе с усилителем и аналого-цифровым преобразователем (АЦП) также может использоваться для приема цифровых данных, закодированных в амплитудно-модулированных или ШИМ оптических импульсах. В случае ШИМ вам нужно будет учитывать пропускную способность вашего фотодиода и усилителя, поскольку это ограничивает максимальную скорость передачи данных. Фотодиоды имеют время отклика, которое связано с их конечной емкостью.Максимальная частота отклика обычно принимается как частота излома для цифрового импульса с определенным временем нарастания, которое равно 0,35/(время отклика).

Фотодиодная схема с операционным усилителем.

Моделирование и построение грузовой марки

В обоих типах устройств вы можете имитировать вход света в устройство, просто добавив источник тока к базовой клемме (в случае фототранзистора) или к верхней стороне устройства (в случае фотодиода).Это позволяет легко использовать эти устройства в моделировании цепей и исследовать их вместе с другими компонентами. Вы также должны имитировать согласование импедансов в своих схемах, особенно при работе с быстрыми импульсами данных. Согласование импеданса имеет решающее значение для обеспечения максимальной передачи мощности в приемник.

Важным моментом при проектировании схемы фототранзистора или фотодиода является определение линии нагрузки. Это говорит вам о диапазоне интенсивностей входного света, который будет давать линейный выходной сигнал.Точно так же он расскажет вам, как изменяется линейный диапазон в зависимости от импеданса нагрузки. Для фототранзистора линия нагрузки будет выглядеть так же, как и для обычного транзистора. Для фотодиода линия нагрузки сильно отличается и выглядит как линия нагрузки, которую рисуют для солнечного элемента.

 

Линии нагрузки для фотодиода (слева) и фототранзистора (справа).

 

Эти графики могут быть получены путем моделирования или измерены для различных импедансов нагрузки и значений смещения.Если вы хотите, чтобы ваш фототранзистор работал как оптический переключатель, его нужно запустить в области насыщения. Это приведет к насыщению выходного тока при попадании света на устройство. Напротив, фотодиод не насыщается, хотя он будет демонстрировать нелинейный отклик, когда интенсивность падающего света станет достаточно высокой.

 

Если вам нужна фирма, предоставляющая услуги по проектированию печатных плат с большим опытом проектирования оптических систем, не ищите ничего, кроме NWES.Мы поможем вам выбрать фототранзистор или фотодиод для вашей оптической системы и спроектируем электронику, необходимую для ее поддержки. От LIDAR до чувствительных спектральных измерений, у нас есть большой опыт в ряде областей применения. Мы также занимаемся цифровым маркетингом и можем помочь вам продвигать ваш новый продукт и взаимодействовать с вашей целевой аудиторией. Свяжитесь с NWES сегодня для консультации.

 



Готовы начать свой следующий дизайн-проект?




Фотодетекторы / Victor Zhao — Stony Brook LTC

Виктор Чжао


Stony Brook Laser Learning Center
Июль 2008 г.
Консультанты: Dr.Мартин Коэн и доктор Джон Ноэ


Мотивация

Этот проект служил для улучшения понимания и расширения знаний о фотоприемниках, в частности быстродействующем Thorlabs DET110 фотодетектор. Были исследованы обратное смещение и конструкция схемы.

Принципы работы

Изображение предоставлено Википедией

Фотодетектор состоит из фотодиода и сопутствующей схемы, производит ток в ответ на свет. Фотодиод представляет собой особый тип диода, который обычно состоит из PIN-перехода.Для нормального кремния немного добавляется примесь; этот процесс называется легированием. PIN-диод имеет Легированный P, легированный N и собственный (нормальный) кремниевый полупроводник. К полупроводнику P-типа добавлен металл с 3-валентными электронами, в то время как к полупроводнику N-типа добавлен 5-валентный электронный металл; это влияет на структуру решетки кремния. 3-валентные металлы склонны к притягивают валентные электроны кремния, чтобы заполнить пространство в решетке структура. В результате образуется положительно заряженная дырка.5-валентные металлы разрушить структуру решетки из 4 электронов на атом в кремнии и результатом являются дополнительные электроны. Обратите внимание, что чистый заряд остается равным 0 для обоих Полупроводники P-типа и N-типа. В средней части отверстия от P-типа и электроны от N-типа рекомбинируют и зона обеднения, где ток относительно неподвижный создается потому, что здесь рекомбинировали носители заряда. Это электрически нейтральная и относительно непроводящая зона. в диоде. Однако две стороны, откуда пришли дырки и электроны, остаются с разницей потенциалов.

Когда входящие фотоны попадают на фотодиод в зоне обеднения, пары дырка-электрон расщепляются, и каждая возвращается на свое место. стороны, управляемые полем, создаваемым разностью потенциалов. Ан электрон движется в одну сторону, а положительная дырка — в другую. представляет собой поток тока.

DET110 в лаборатории работает с обратным смещением. Для обратного смещения a фотодиод, положительная клемма источника напряжения, такого как батарея подключен к стороне n-типа фотодиода и отрицательному клемма подключена к стороне p-типа фотодиода.Это служит оттягивать носители заряда от зоны обеднения, увеличивая его ширина. Для целей работы фотоприемника это уменьшает емкость, которая увеличивает время отклика.

В этих расследованиях возможности и способности Thorlabs Скоростной фотоприемник ДЭТ110 исследовался совместно с Аналоговый осциллограф Tektronix 485.

Thorlabs DET110 Изображения


Операция

Фотоны, попадающие на фотодиод, ответственны за создание ток в фотоприемнике.Ток может быть измерен непосредственно мультиметр. Как вариант, добавить нагрузочный резистор в цепь измерение напряжения на резисторе — еще один способ регистрации света интенсивность. Это имеет преимущество, особенно для малых токов от фотоприемник из-за слабого источника света.

                        V = I * R (1)
 

Использование резисторной нагрузки выгодно, как показывает закон Ома, потому что небольшой ток может быть умножен на нагрузочный резистор, создавая более высокое напряжение, которое можно легко измерить с помощью осциллографа или мультиметр.(-т /RC)) (2)

(2) представляет собой формулу зависимости напряжения на конденсаторе от времени, где при t=0, заряд на конденсаторе равен 0, а V0 равно напряжение источника заряда. Эта формула предназначена для простого цепи, содержащие резисторы и конденсаторы, но что важно для извлечением из этой формулы является RC, постоянная времени, которая влияет на скорость зарядки. Если сопротивление увеличивается, потребуется больше времени для конденсатор для зарядки. Применив это к схеме измерения света интенсивность, добавление сопротивления сделает цепь медленнее, повышая время отклика.

Согласование импеданса рекомендуется для создания самой быстрой схемы. 50-омный кабель RG-58 рекомендуется подключать к 50-омным входам и выходы.


Путаница в схеме

Существует три различных принципиальных схемы для высокоскоростных устройств Thorlabs. фотодетекторы. Есть каталожная версия и другая была найдена на Документация Торлабс. Оба они предназначены для Thorlabs DET110, используемый фотодетектор. Модель DET110 заменена новой серией более компактных фотодетекторов Thorlabs.Схема для этих были найдены новые фотодетекторы, которые содержат немного больше деталей.

Путаница возникает из-за мельчайших различий между тремя цепями. диаграммы. Чего, кажется, не хватает на самой левой диаграмме, так это дополнительный подразумеваемый путь к земле, который был втянут. однако самая большая путаница заключалась в том, что при выключенном выключателе цепь диаграмма показывает, что нет пути для протекания тока, но выключенный фотодетектор все еще мог выдавать сигнал в осциллограф — об этом ниже.


Слева направо: схема из каталога Thorlabs, диаграмма из технического описания Thorlabs, диаграмма с веб-сайта Thorlabs (не для ДЕТ110)

5 мВ/дел; 5 мс/дел.

Тем не менее, интересное наблюдение, сделанное при работе с DET110 и осциллограф Tektronix 485 помогли объяснить работу фотоприемника. При выключенном фотодетекторе введите сопротивление осциллограф настроен на 1 МОм, чувствительность установлена ​​на максимальную установка 5 мВ на деление, запуск по линии, синусоидальная волна на экране осциллографа появился график.Это было скоро Очевидно, этот график был результатом изменения яркости в потолочные светильники, работающие от переменного тока. Великая тайна заключалась в том, что фотодетектор был выключен, а осциллограф все еще работал. производя сигнал. Все три схемы фотоприемника показывают что при разомкнутом выключателе ток не может поток — кроме как через конденсатор. Доктор Коэн помог выявить тайна.

Сигнал на осциллографе вел себя странно, фотоприемник был прикрыт и раскрыт.Первоначально, находясь на свету, покрытие фотодетектора привело к падению сигнала ниже линии 0, указывает на отрицательное напряжение. Чтение скоро вернется к 0 линия. Когда фотодетектор был открыт, сигнал напряжения взлететь с 0-й линии в положительную, но затем она также упадет вниз, чтобы снова колебаться на линии 0. С отображением негатива напряжение и возможный возврат графика к 0 после изменения ситуация с фотодетектором, доктор Коэн заподозрил, что конденсатор был причиной этого явления.Схемы действительно точные и переключатель в выключенном положении разомкнут.

Изменение количества света изменит электрическое поле и ток в фотодиоде. Конденсаторная цепь будет вести себя как проводник первоначально после изменения, поддерживая изменение в чтении в осциллограф. Однако после зарядки конденсатора ток и, следовательно, напряжение будет уменьшено и в устойчивом состоянии, осциллограф и фотодетектор обнаруживали бы изменения в яркость потолочных светильников.


Обратное смещение


Осциллятор

Выход фотоприемника сравнивался в Выключенное состояние, включенное состояние и состояние без батареи (отсутствие смещения напряжения) в какой металлический стержень заменил аккумулятор, чтобы он служил проводник. Генератор, подключенный к светодиоду, генерирует светодиодные импульсы. выход генератора с импедансом, согласованным на уровне 50 Ом, дал сигнал подъем 5 нс. Первое изображение в ряду изображений ниже это сигнал от генератора, напрямую подключенного к осциллограф без подключенного фотодетектора.

Я подключил красный светодиод Radioshack к генератору. Таким образом, были три состояния: выключено (поведение похоже на RC-цепь), включено (обратное смещение операция — аккуратная), и безбатарейная (проводник заменил батарейку и переключатель был замкнут). Светодиодный свет был довольно слабым, как был получен максимальный пик 10 мВ; это на краю чувствительность осциллографа.


Слева направо: профиль сигнала от осциллятор, фотодетектор выключен, фотодетектор включен, фотодетектор on — батарея заменена проводником 5 мВ/дел, 2 мкс/дел

Когда переключатель находится в выключенном положении, видно, что ток намного слабее.По сравнению с двумя другими, чтение не точно считывает уровень освещенности, но регистрирует пульс. За два других результата, они аналогичны. Самый высокий сигнал пик, достигнутый за счет правильного наклона светодиода в фотодетектор, был только 10 мВ для обоих.

Осциллограф показывает либо случае время нарастания сигнала было значительно увеличено за счет использования осциллограф и светодиодный выход. В этом нельзя винить фотодетектор, рассчитанный на наносекундный диапазон.это вероятно, что светодиод не мог делать быстрые импульсы.

Хотя здесь видно, что фотодетектор по-прежнему работает без обратного смещения. Торлабс документация рекомендует использовать батарею для создания обратного смещения для самого быстрого времени отклика и высочайшей точности, и хотя в в этом случае смещение не повлияло на результаты, может быть быстрее ситуации, когда рекомендуется рекомендуемая операция.



Фотодетекторы



ГОЛОВЫ:

  • Перечислите различные устройства, используемые в качестве датчиков света.
  • Обсудите преимущества фотоуправляемых элементов управления.
  • Опишите различные способы установки фотодетекторов.

Приложения

Фотодетекторы

широко используются в современной промышленности. Их можно использовать для чувствовать присутствие или отсутствие почти любого объекта. Фотодетекторы не должны вступить в физический контакт с объектом, который они ощущают, поэтому нет механической руки, чтобы изнашиваться. Многие фотодетекторы могут работать на скоростях это недопустимо для механических контактных выключателей.Они используются почти во всех отраслях промышленности, и их использование неуклонно растет.

Типы детекторов

Фотоуправляемые устройства относятся к одной из трех категорий: фотогальванические, фотоэмиссионные и фотопроводящие.


фгр. 1 Схематическое обозначение фотогальванического элемента.

Фотоэлектрические

Фотоэлектрические устройства чаще называют солнечными батареями. Обычно они изготовлены из кремния и обладают способностью вырабатывать напряжение в присутствии света.Величина напряжения, создаваемого ячейкой, определяется материал, из которого он сделан. При использовании кремния солнечный элемент производит 0,5 вольт в присутствии прямых солнечных лучей. Если есть полная цепь подключен к ячейке, ток будет течь по цепи. Количество ток, вырабатываемый солнечным элементом, определяется площадью поверхности сотовый. Например, предположим, что солнечный элемент имеет площадь поверхности 1 кв. дюйм, а другая ячейка имеет площадь поверхности 4 квадратных дюйма.Если обе клетки сделаны из кремния, оба будут производить 0,5 вольт под прямыми солнечными лучами. Однако большая ячейка будет производить в четыре раза больше тока, чем маленький.

фгр. 1 показан схематический символ фотогальванического элемента. Заметь символ такой же, как символ, используемый для обозначения одноэлементной батареи кроме стрелки, указывающей на него. Символ батареи означает, что устройство имеет возможность производить напряжение, а стрелка означает, что оно должно получить свет, чтобы сделать это.

Преимущество фотогальванических элементов заключается в том, что они могут работать от электричества. оборудования без внешнего питания.

Поскольку кремниевые солнечные элементы вырабатывают только 0,5 вольта, часто необходимо соединить несколько из них вместе, чтобы получить достаточное напряжение и ток для работы с желаемым устройством. Например, предположим, что солнечные батареи для управления катушкой реле постоянного тока, для которой требуется 3 вольта при 250 миллиамперах. Теперь предположим, что солнечные батареи, которые будут использоваться, способны производить 0.5 вольт на 150 миллиампер. Если шесть солнечных батарей соединить последовательно, они будут производить 3 вольта при 150 миллиамперах (рис. 2).

Напряжение, создаваемое соединением, достаточно для срабатывания реле, но текущая емкость — нет. Следовательно, необходимо еще шесть солнечных батарей. быть соединены последовательно.

Это соединение затем соединяется параллельно с первым соединением, создавая цепь с номинальным напряжением 3 вольта и номинальным током 300 миллиампер, что достаточно для срабатывания катушки реле.


фгр. 2 Последовательно-параллельное соединение солнечных элементов дает 3 вольта при 300 миллиампер.


фгр. 3 Схематические обозначения фототранзистора, фотодиода и фототиристора.

Фотоэмиссионные устройства

Фотоэмиссионные устройства испускают электроны при наличии света. Они включают такие устройства, как фототранзистор, фотодиод и фототиристор.

Схематические символы для этих устройств показаны на рис.3. Эмиссия электронов используется для включения этих твердотельных компонентов. Схема в фгр. 4 показан фототранзистор, используемый для включения катушки реле. Когда фототранзистор находится в темноте, базовый переход не испускает электронов, и транзистор выключен. При наличии фототранзистора света, он включается и позволяет току течь через катушку реле. Диод, включенный параллельно катушке реле, известен как откат, или свободный ход, диод.Его функция заключается в предотвращении индуцированных скачков напряжения. не произойдет, если ток внезапно перестанет течь через катушку и магнитное поле разрушится.

В схеме, показанной на Fgr. 4, катушка реле включится, когда фототранзистор находится в присутствии света, и выключается, когда фототранзистор находится в темнота. Для некоторых схем может потребоваться обратная операция.


фгр. 4 Фототранзистор управляет катушкой реле.


фгр.5 Реле включается, когда фототранзистор находится в темноте.

Этого можно добиться, добавив резистор и переходной транзистор. к цепи (рис. 5). В этой схеме транзистор с общим переходом используется для управления током, протекающим через катушку реле. Резистор R1 ограничивает ток, протекающий через базу переходного транзистора. Когда фототранзистор в темноте, у него очень большое сопротивление. Этот позволяет току течь к базе переходного транзистора и поворачивать это на.

Когда фототранзистор находится в присутствии света, он включается и соединяет базу переходного транзистора с отрицательной стороной батарея. Это приводит к тому, что переходной транзистор закрывается. Фототранзистор в схеме используется в качестве похитителя транзистор. Похититель транзисторов ворует ток базы от какого-либо другого транзистора, чтобы держать его в выключенном состоянии.

Для некоторых схем может потребоваться, чтобы фототранзистор имел более высокий коэффициент усиления, чем есть в нормальных условиях.

Этого можно добиться, используя фототранзистор в качестве драйвера для схема усилителя Дарлингтона, Fgr. 6. Схема усилителя Дарлингтона. как правило, имеет выигрыш более 10000.

Фотодиоды и фототиристоры используются в схемах, аналогичных показанным для фототранзистора. Фотодиод пропускает ток через это при наличии света. Фото-SCR имеет такие же рабочие характеристики как общий узел SCR.Разница лишь в том, что свет используется для активировать ворота при использовании фото-SCR.

Независимо от типа используемого фотоэмиссионного устройства или типа схемы он используется в, самым большим преимуществом фотоэмиссионного устройства является скорость. Фотоэмиссионное устройство может включаться или выключаться за несколько микросекунд. Фотогальванический или фотопроводящие устройства обычно требуют несколько миллисекунд, чтобы включить включено или выключено. Это делает использование фотоэмиссионных устройств обязательным в высоких схемы переключения скоростей.


фгр. 6 Фототранзистор используется в качестве драйвера для усилителя Дарлингтона.


фгр. 7 Схематическое обозначение ячейки CAD.


фгр. 8 кад ячейка.


фгр. 9 Ячейка Cad управляет катушкой реле.

Фотопроводящие устройства

Фотопроводящие устройства демонстрируют изменение сопротивления из-за присутствия или отсутствие света. Наиболее распространенным фотопроводящим элементом является кадмий. сульфидная клетка, или cad-клетка.Ячейка cad имеет сопротивление около 50 Ом. при прямом солнечном свете и несколько сотен тысяч ом в темноте. это обычно используется в качестве светочувствительного выключателя. Схематический символ для ячейка cad показана на рис. 7. Фгр. 8 показана типичная ячейка CAD.

Фгр. 9 показана базовая схема элемента CAD, используемого для управления реле. Когда ячейка cad находится в темноте, ее сопротивление велико. Это предотвращает количество тока, необходимого для включения реле от протекания через схема.Когда ячейка cad находится в присутствии света, ее сопротивление низкий. Количество тока, необходимого для срабатывания реле, теперь может течь через цепь.

Хотя эта схема будет работать, если ячейка CAD достаточно велика, чтобы обрабатывать тока, у него есть пара проблем:

1. Нет возможности регулировать чувствительность схемы.

Выключатели с фотоуправлением обычно располагаются в самых разных местах. растения. Интенсивность окружающего света может варьироваться от одной области к другой.Поэтому необходимо иметь возможность настроить датчик на величину света, необходимого для его работы.

2. Смысл работы схемы изменить нельзя. Схема показано на фгр. 9 позволяет включить реле, когда ячейка CAD находится в наличие света. Могут быть условия, при которых желательно чтобы включить реле, когда ячейка CAD находится в темноте.

Фгр. 10 показана схема фотодетектора, в которой в качестве датчика используется ячейка CAD, а в качестве схемы управления используется операционный усилитель (операционный усилитель).Схема работает следующим образом: резистор R1 и ячейка cad образуют делитель напряжения цепь, которая подключена к инвертирующему входу усилителя. Резистор R2 используется как потенциометр для установки положительного напряжения на неинвертирующем вход. Этот регулятор регулирует чувствительность схемы. Резистор R3 ограничивает ток светодиодом (LED). Светодиод установлен на внешней стороне корпуса фотоприемника и служит для индикации когда катушка реле находится под напряжением.Резистор R4 ограничивает базовый ток до соединительный транзистор. Транзистор перехода используется для управления ток, необходимый для работы катушки реле. Многим операционным усилителям не хватает номинальный ток для управления этой величиной тока. Диод D1 используется в качестве обратный диод.

Предположим, что резистор R2 настроен на обеспечение потенциала 6 вольт на неинвертирующем входе.

Когда ячейка cad находится в присутствии света, она имеет низкое сопротивление, и на инвертирующий вход подается потенциал менее 6 вольт.Поскольку к неинвертирующему входу подключено более высокое положительное напряжение, выход тоже высокий. Когда на выходе операционного усилителя высокий уровень, светодиод и транзистор включены.

Когда ячейка кад находится в темноте, ее сопротивление увеличивается. Когда его сопротивление становится больше 4,7 кОм, напряжение больше на инвертирующий вход подается напряжение более 6 вольт. Это вызывает вывод операционного усилителя, чтобы перейти из высокого состояния в низкое состояние, и повернуть Светодиод и транзистор выключены.Обратите внимание, что в этой цепи реле включено. включается, когда ячейка CAD находится в присутствии света, и выключается, когда она находится в темноте.

Фгр. 11 показано соединение, которое изменит работу схемы. Потенциометр снова подключен к инвертирующему входу, а Цепь делителя напряжения была подключена к неинвертирующему входу. Чтобы понять работу этой схемы, предположим, что потенциал На инвертирующем входе предустановлено 6 вольт.

Когда ячейка cad находится на свету, она имеет низкое сопротивление, и на неинвертирующий вход подается напряжение менее 6 вольт. С к инвертирующему входу подключено большее положительное напряжение, выход низкий, а светодиод и транзистор выключены.

Фгр. 10 Катушка реле находится под напряжением, когда ячейка CAD находится в присутствии света.

Когда ячейка cad находится в темноте, ее сопротивление становится больше, чем 4.7 кОм, а к неинвертирующему вход. Это приводит к тому, что выход операционного усилителя переходит в высокое состояние, которое включает светодиод и транзистор. Обратите внимание, что эта схема включает реле на монтаже

Фотоприемники, предназначенные для промышленного использования, предназначены для монтажа и использования по-разному. Существует два основных типа фотодетекторов: один тип имеет отдельные блоки передатчика и приемника; другой тип имеет оба устройства, установленные в одном корпусе.Используемый тип обычно определяется по требованиям к работе. Секция передатчика является источником света, который как правило, лампы накаливания с длительным сроком службы. Зато есть фотодетекторы. которые используют инфракрасный передатчик. Они не видны человеческому глазу и часто используются в системах охранной сигнализации. В приемном блоке находится фотодетектор и, как правило, схемы, необходимые для работы системы.


фгр. 11 Реле находится под напряжением, когда ячейка CAD находится в темноте.


фгр. 12 Фотодетектор определяет наличие объекта на конвейерной линии.

Фгр. 12 показан фотодетектор, используемый для обнаружения присутствия объекта. на конвейерной линии.

Когда объект проходит между блоками передатчика и приемника, световой луч прерывается, и датчик активируется. Обратите внимание, что нет физического контакт необходим для того, чтобы фотодетектор почувствовал присутствие объект.

Фгр. 13 показан другой способ установки передатчика и приемника.В этом примере объект ощущается путем отражения света от блестящего поверхность. Обратите внимание, что передатчик и приемник должны быть установлены на под одним и тем же углом по отношению к объекту, который нужно ощутить. Этот тип крепления будет работать только с объектами одинаковой высоты, такими как банки на конвейерная линия.

Фотодетекторы, в которых установлены как передатчик, так и приемник в том же корпусе зависит от отражателя для работы. фгр.14 шоу этот тип агрегата монтируется на конвейерной линии. Передатчик нацелен у рефлектора. Луч света отражается обратно к приемнику. Когда объект проходит между блоком фотоприемника и отражателем, свет в приемник прерывается. Этот тип устройства имеет преимущество необходимости электрического подключения только к одному элементу оборудования. Это позволяет простой монтаж фотодетектора и рефлектора в труднодоступных местах, что затруднило бы проводку управления ходом.Многие из этих юнитов имеют радиус действия 20 футов и более.


фгр. 13 Объект воспринимается путем отражения света от блестящей поверхности.


фгр. 14 Объект воспринимается, когда он проходит между фотодетектором и отражателем.


фгр. 15 Оптический кабель используется для передачи и приема света.

Другой тип устройства, работающего по принципу отраженного света. использует оптоволоконный кабель. Волокна в кабеле разделены пополам.Одна половина волокон подключена к передатчику, а другая половина подключена к приемнику (Fgr. 15). Этот агрегат имеет преимущество возможность установки передатчика и приемника в очень небольшая площадь. фгр. 16 иллюстрирует обычное использование этого типа устройства. используется для управления машиной для резки этикеток. Этикетки напечатаны в большом рулоне и должны быть разрезаны на отдельные пакеты. Рулон этикеток содержит узкую полоску с одной стороны темного цвета, за исключением блестящей секции, расположенные через равные промежутки.Оптоволоконный кабель находится выше этой узкой полосы. В темноте Фотодетекторы очень надежны и имеют отличные эксплуатационные характеристики. Их можно использовать чувствовать практически любой объект, не вступая с ним в физический контакт, и может работать миллионы раз без повреждений и износа. Фотодетектор показано на фгр. 17.

поверхность полосы проходит под оптическим кабелем, не отражается свет возвращается к приемнику. Когда блестящая секция проходит под кабель, свет отражается обратно к приемнику.Фотодетектор посылает сигнал в схему управления и говорит ей обрезать этикетку.


фгр. 16 Оптический кабель обнаруживает блестящую область на одной стороне этикетки.


фгр. 17 Блок фотодетектора с блоками передатчика и приемника.

ВИКТОРИНА :

1. Перечислите три основные категории фотодетекторов.

2. К какой категории относится солнечная батарея?

3. К какой категории относятся фототранзисторы и фотодиоды?

4.К какой категории относится CAD-ячейка?

5. Термин «ячейка CAD» является общим названием для какого устройства?

6. Какова функция передатчика в фотодетекторе?

7. В чем преимущество фотоприемника, в работе которого используется отражатель?

8.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.