Схема смещения фотодиода

0rlИС НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С юз Советских

Социелжтических

Реслу6лин (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 2506,79 (2f) 2785846/18-25 (5 ) + КЛ. с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Н 01 Ь 31/04

Государственный комитет

СССР.по делам изо6ретений и открытий

Опубликовано 15,0881. Бюллетень Мо 30

Дата опубликования описания 150881

) Д, 621. 382, 2 (088. 8) (72) Авторы изобретения

П.В.Бирюлин, М.И.Волобуев и М.И.Мак (71) Заявитель (54 ) СХЕМА СМЕЦЕНИЯ ФОТОДИОДА

Изобретение относится к испытаниям и измерениям параметров полупро-, водниковых приборов и может быть использовано при применении фотодиодов в автоматике, фотометрии и связи для работы в условиях. воздействия сильных изменяющихся световых потоков.

Известна схема смещения, в которой на фотодиод подается напряжение в запорном направлении от источника постоянного тока через нагрузочное сопротивление flf.

ОднаКо такая схема не обеспечивает достаточно стабильной работы фотодиода в условиях сильных изменяющихся световых потоков, так как создающееся при этом изменение фототока вызывает изменение падения направления.смещения на нагрузочном сопротивлении, а значит и изменение напри- 20 жения на фотодиоде и, как следствие, изменение его параметров.

Известна схема смещения фотодиода, содержащая последовательно соединен ные сопротивление нагрузки и источник постоянного тока (2).

Недостатком этой схемы является то, что в условиях изменяющихся световых потоков она не обеспечивает стабильной работы фотодиода.

Цель изобретения — повышение стабильности работы фотодиода в условиях изменяющихся световых потоков.

Поставленная цель достигается тем, чтО в схему смещения фотодиода, содержащую последовательно соединенные сопротивление нагрузки и источник постоянного тока, введены дифференци. альный усилитель постоянного тока, регулирующий элемент и два последовательно соединенных резистора, которые подключены параллельно-последовательно соединенным фотодиоду и сопротивлению нагрузки, причем один вход дифференциального усилителя постоянного тока соединен с сопротивлением нагрузки, другой — с общей точкой дополнительно введенных резисторов, а вы» ход — с управляющим входом регулирующего элемента, введенного в цепь источника постоянного тока °

Кроме того, сопротивление нагрузки является комплексным. На фиг. 1 показана схема смещения фотодиода; на фиг.2 - вольт-амперные характеристики фотодиода при разных значениях светового потока (ФсФ < ф ); на фиг.З - схема смещения фотодиода, когда сопротивление нагрузки является комплексным.

855794

Схема смещения фотодиода содержит фотодиод 1 с сопротивлением 2 нагрузки, источник 3 тока, два добавочных резистора 4 и 5, регулирующий элемент

6, дифференциальный усилитель 7 пос тоянного тока (УПТ), потенциометр 8.

Схема работает следующим образом.

Фотодиод включен в одно из плеч моста, другими плечами которого являются сопротивление 2 нагрузки (R„) и резистора 4 и 5 (R< и R<). Напряжение gU между входами дифференциального УПТ 7 равно

hU = ПФ вЂ”. Р- — — — — — - r!

5 где. Бфд- напряжение на Аотодиоде;

1Ф вЂ” ток через фотодиод.

При помощи потенциометра 8 устанавливается начальный разбаланс дифференциального УПТ 7, соответствующий напряжению между входами ЬУо. За счет обратной связи через регулирующий элемент 6 схема смещения автоматически балансируется таким образом, что сЫ=ьУо, При этом получается следующа я св я 3 ь между Пфди 1фд

0 = 3 к<+ Rz + 1 R>< Д R. R

П = ПФ вЂ” В„1Ф

Если выбрать в предлагаемой схеме

В, R и Rz таким образом, чтобы

A1tg2., 40

НиН2Фн<= Rni Up = ьЦ, „независимо от тока через фотодиод. За счет этого достигается стабилизация фотодиодов в условиях воздействия сильных изменяющихся световых потоков.

Эта зависимость аналогична зависимости для известной схемы за исключением положительного знака перед вторым членом в правой части. Изменение знака означает, что при увеличении тока через фотодиод напряжение на фотодиоде также возрастает. 35

На фиг.2 изображено семейство вольтампеРных П< (1Фд) хаРактеРистик фотодиодов при нескольких значениях светового потока Ф и нагрузочные характеристики для известной схемы 9 4<О смещения и для предлагаем< Л схемы 10.

Изменяя сопротивление нагрузки в известной схеме от 0 до с, можно регулировать угол наклона нагрузочной характеристики с „от 90 до 180

Предлагаемая схема смещения позволяет подбором резисторов 4 и 5 регулировать угол наклона нагрузочной характеристики < (в пределах от 0 до 90, поддерживая постоянным напряжение на р-п-переходе фотодиода при изменении тока через фотодиод. Если последовательное сопротивление фотодиода равно Вд,то напряжение на р-ппереходе U(> связано с напряжением на фотодиоде следующим образом 55

Сопротивление нагрузки может быть комплексным (дроссель, резонансный контур, обмотка трансформатора и пр.), В таком случае в приведенных выражениях под R следует понимать активную составляющую комплексного сопротивления (фиг,3).

Ф

Предлагаемая схема смещения фотодиода повышает стабильность работы фотодиодов в условиях воздействия на них сильных изменяющихся световых потоков: постоянной составляющей светового сигнала в системах оптической связи в поднесущей; фонового излучения в инфракрасных системах фотометрии, радиометрии; гетеродинного излучения в системах с гетеродинным приемом. Схема может быть использована как в устройствах с импульсными световыми сигналами, так и в устройствах с переменными световыми сигналами. Кроме того, предлагаемая схема смещения может быть использована для смещения не только фотодиодов, но и других полупроводниковых приборов: фоторезисторов, полупроводниковых диодов различного назначения и других в тех случаях, когда оказывается полезным иметь нагрузочную характеристику, наклоненную к оси напряжений под углом от 0 до 90

Формула изобретения

1. Схема смещения фотодиода, содержащая последовательно соединенные сопротивление нагрузки и источник постоянного тока, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения стабильности работы фотодиода в условиях изменяющихся световых потоков, в нее введены дифференциальный усилитель постоянного тока, регулирующий элемент и два последовательно соединенных резистора, которые подклю« чены к параллельно-последовательно соединенным фотодиоду и сопротивлению нагрузки, причем один вход дифференциального усилителя постоянного тока соединен с сопротивлением нагрузки, другой — с общей точкой дополнительно введенных резисторов, а выходс управляющим входом регулирующего элемента, введенного в цепь источника постоянного тока.

2. Схема по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что сопротивление нагрузки является комплексным.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Соболев И.А., Меламид A.E.

Фотоэлектронные приборы. М., 1974, с.355.

2. Фотодиоды и фототранзисторы.

Методы измерения основных фотоэлектрических параметров и определение характеристик ° ГОСТ 18167-72, с. 12 (прототип) .

855794

Фиг.2

Составитель A.Ïóðöõâàíèäçå

Редактор Л.Копецкая Техред . А. Ач Корректор Л. Иван

Заказ 6943/76 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4