Устройство для регистрации светового потока
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации светового сигнала с широким частотным спектром и равномерно распределенным световым потоком. Цель изобретения - повышение точности регистрации световых потоков с широким частотным спектром. Это достигается тем, что фотоприемник, подключенный к усилителю 2 фототока, выполнен из нескольких последовательно включенных фотодиодов 1. Количество фотодиодов определяется соотношением N=√CD<SB POS="POST">0</SB>S/C<SB POS="POST">1</SB>, где CD<SB POS="POST">0</SB> - удельная емкость фотодиода, приходящаяся на единицу площади его чувствительной поверхности S - суммарная площадь чувствительной поверхности фотоприемника C<SB POS="POST">1</SB> - суммарная емкость входной цепи усилителя, цепей отрицательной обратной связи усилителя и монтажа. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (5D 4 G 01 J 1/44 ь
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗСБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР
1 (21) 4181958/24-25 (22) 16.01.87 (46) 30.12.89. Бюл. Г 48 (72) Е ° И.Чернов (53) 621.383(088.8) (56) Чернов Е.И. Фотоприемные устройства на основе фотодиодов и их применение. Электроника. И.: ЦНИИ, 1986 (обзоры по электронной технике).
Сер. 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. Вып. 1 (1164, с.26).
Там же, с. 8-11. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СВЕТОВОГО ПОТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации светового сигнала с широким частотным спектром и
SUû 1532821 А1
2 равномерно распределенным световым потоком. Цель изобретения - повышение точности регистрации световых потоков с широким частотным спектром. Это достигается тем, что фотоприемник, подключенный к усилителю 2 фототока, выполнен из нескольких последовательно включенных фотодиодов 1. Количест= во фотодиодов определяется соотношенмем л=,ЙС,, где Са - удельная емкость фотодиода, приходящаяся на единицу площади его чувствительной поверхности; S — суммарная площадь чувствительной поверхности фотоприемника; С, - суммарная емкость входной цепи усилителя, цепей отрицательной обратной связи усилителя и монтажа. 1 ил.
1532821
Cd,S
Cd= д и2
I где Сс1 и2 rd
Я д 9 (1)
45 удельная емкость фотодиода, приходящаяся на единицу площади его чувствительной поверхности; площадь всей чувствительной поверхности фотоприемника (суммарная площадь всех чувствительных поверхностей фотодиодов); количество фотодиодов в по„55 следовательной цепи; удельное динамическое сопротивление несмещенного фоИзобретение относится к измерительной технике и .может быть использовано для регистрации светового сигнала с широким частотным спектром и равно5 мЕрнбй распределенным световым потоком.
Целью изобретения является повышение точности регистрации световых сиг-,, налов с широким частотным спектром. 1О
На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства для регистрации светового потока.
Устройство содержит электрическую цепь, состоящую иэ последовательно соединенных фотодиодов 1 и подключенную к входам усилителя 2 фототока.
Устройство работает следующим образом.
Площади чувствительности поверхнос-20 тЕй фотодиодов 1 обеспечивааются оди.наковыми. При падающем на них равномЕрном световом потоке это приводит к тому, что сигнальные фототоки у фотодиодов оказываются одинаковыми. 25
Включение цепи из последовательно соединенных фотодиодов 1 между входами усилителя 2 фототока обеспечива. ет нулевое смещение на нем, а так как все фотодиоды 1 одинаковы и работают при одинаковых условиях, то каждый из них также работает при нулевом смещении. В результате этого в цепи последовательно включенных фотодиодов отсутствуют темновые токи и сама она оказывается эквивалентной фотодиоду, чувствительность и площадь чувствительной .поверхности которого равны ч вствительности и площади чувствит льной поверхности одного фотодиода, а эквивалентная емкость и динамическое сопротивление соответственно р а вны тодиода, приходящееся на единицу площади его чувствительной поверхности.
С учетом зависимости (1) отношение сигнал/шум на выходе устройства определяется как (c/ø) " 1+ — — — КТ(".— — — -+
/RES F 2n I ЦВЕ макс
2qafn (, qgE $ и U«„ñ
S CJ S l) <
+- — --)+3,29Ö (— 2 — +C ) 2p f )
2 ° Я ) (г) о где  — чувствительность фотодиода;
Е - освещенность чувствительной поверхности фотодиодов (текущая освещенность);
q — заряд электрона;
h f — полоса пропускания электрон- ного тракта устройства регистрации светового потока;
К - постоянная Больцмана;
Т - абсолютная температура фотодиодов;
- максимальная освещенность чувствительной поверхности фотодиодов (максимальная рабочая для данного устройства);
U максимальное напряжение на выходе усилителя фототока;
С„ - суммарная емкость входной цепи усилителя, цепей отрицательной обратной связи усилителя и монтажа;
1ш - спектральная плотность соб" ственного шумового напряжения усилителя, приведенная к его входу.
При работе со слабыми световыми потоками в широкой полосе частот основной вклад в шумовую составляющую устройства вносит собственный шум усилителя (последний член в квадратных скобках выражения (2). С учетом этого анализируя зависимость (2) на экстремум г,о аргументу и, получаем
С, S
С, (3)
Выполнение фотоприемника из последовательного соединения и фотодиодов, количество которых выбрано оптимальным, приводит к увеличению отношения сигнал/шум при регистрации слабых. световых потоков в широкой полосе частот, так как основная составляющая шумового напряжения на выходе усилителя фототока, обусловленная собственным его шумовым напряжением, существенно уменьшается, благодаря уменьше5 1532821 нию в n раз емкости, приведенной ко входу усилителя °
Ф о р м у л а изобретения
Соста вител ь E. Иа колки н
Редактор Т.Парфенова Техред M.Äèäûê Корректор С.Шекмар
Заказ 8091/48 Тираж 466 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,10!
Устройство для регистрации светового потока, содержащее диодный фотоприемник и подключенный к нему усилитель фототока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения
10 точности регистрации световых потоков с широким частотным спектром, фотоприемник выполнен из последовательно соединенных фотодиодов, количество которых и определяется соотношением где С " удельная емкость фотодиода, приходящаяся на единицу площади его чувствительной поверхности;
S - суммарная площадь чувствительной поверхности фотоприемника;
- суммарная емкость входной
f цепи усилителя, цепей отрицательной обратной связи и монтажа.
