Устройство для измерения шумовых характеристик фоточувствительных элементов Советский патент 1983 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к радиоизмер 1шям, а именно к измерению шумов фоточувствительных, элементов. По основному авт.св. N 81975О из вестно - устройство для измерения шумовых характеристик фоточувствительных элементов, содержащее источник тока нагрузки, выход которого нагружен чере последовательно соединенные исследуем элемент и компенс1фующий элемент на сопротивление негрузки, включенное пар лельно входам двух измерительных трак тов, состошцих соответственно из эми терного повторителя, избирательного ус |йителя,инаикатора и из широкополосного усиг игеля,цетектора,фильтра низкой «шст дополнительного избирательного усилите ЛЯ и индикатора, источник излучен ш с модулятором и (тазовраиштель, выхоп которого через регулятор амплитуды под ключен к компенсирующему элементу Г Собственный шум полупроводниковых фоточувствитеяьных элементов в общем случае складывается из избыточного, генерационно-рекомбинационного (г-р) тепловых носителей, фотоносителей, а также теплового и фотонного щума. Причины появления и информация о свойствах фоточувствительного элемента , которая может содержаться в каждой компоненте щума, различны, что вызывает необходимость разделения их гфи использовании шума в качестве инфо мативного параметра, характеризующего качество фоточувствитетшного элемента, Известное устройство позволяет отделить г-р шум фотоносителей составля-. кмцих токового щума, При этом высокая точность измерения шума фотоносителей обеспечивается только при условии линейности люксампарной характеристики исследуемого фоточувствиетльного элемента. Если люксамперная характеристика отличается от линейной, переменное напряжение, возникающее на фоточувствительном элементе и изменяющееся с частотой модуляции,, отличается по форме от напр жешга, поступающего с выхода модулято ра через фазовоавращатель и регулятор амплитуды на компенсирующий элемент В этом случае не удается полностью скомпенсировать переменное на1фяжение с частотой модуляцииГ возникающее в цепи фотоприемннка, что снижает точность измерения. Цель иаобретення - повьшюние точнос измерения. Постатейная цель достигается тем, что в устройстве для измерения шумовых характеристик фоточувствитель51ых элементов, содержащее источник тока нагрузки, выход которого нагружен через последовательно соединенные исследуемый фоточувствительный элемент и компенсирующий элемент на сопротивление нагрузки, включенное параллельно входам двух измерительных трактов, состоящкх соответственно из эмиттерного повторителя, избирательного усилителя, индикатора и из 1 широкополосного усилителя, детектора, yfwiibrpa низкой частоты, а ополий тельного избирательного усилителя и индикатора, источник излучения с модулятором и фазовращатель, выход которого через регулятор амплитуды подключен к компенсирующему элементу, к второму выходу источника тока нагрузки подключены последовательно соедине1шые дополнительный фоточувствитепькый элемент и усилиттель, а выход подсоел,инен к входу фазовращателя, и параллельно входу уси-. лителя подключено сопротивление нагруэ- ки. При этом дополнительный фоточувствительный элемент должен быть аналогичен исследуемому элементу и подвергаться такому же воздействию излучения и тока. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит источник 1 тока нагрузки с двумя выходами, исследуемый фоточувствительный элемент 2, компенсирующий элемент 3, сопротивление 4 нагрузок, источник 5 излучения с модулятором, широкополосный усилитель 6, детектор 7, фильтр 8 низкой частоты, дополнительный избирательный усилитель 9, индикатор 10, повторитель 11, избирательный усилитель 12, индикатор 13, фазовращатель ль 14, регулятс 15 ампякгуды, дополнительный фоточувствитель ный элемент 16, сопротивление 17 нагрузки и усилитель 18. Первый выход источника 1 тока через исследуемый фоточувствительный элемент 2 соединен с сигнальным входом компенсирующего элемента 3, выход которого подключен к входу широкополосного усилителя 6, входу эмиттерного повторителя 11 и одному из вьшодов сопротивления 4, второй вывод которого соединен с землей. Второй выход источника 1 тока через дополнительный фоточувствительный элемент 16 соединен с одним из выводов

310

сопротивления 17, второй вывод которого соединен с землёй и-входом услнтеля 18, вькод которого через фазовращатепь 14 соединен с входом регулятора 15 амплитуды, выходы которого подключены к управляющим входам компенсирующего элемента 3. Выход широкополосного усилителя 6 через последовательно соединенные детектор 7, фильтр 8 низкой частоты и избирательный усилитель 9 подключен к индикатору 10. Выход эмиттерного повторителя 11 через избирательный усилитель 12 подключен к индикатору 13.

Устройство работает следующим образом.

Для стабилизации тока нагрузки в уст, ройстве используют источник тока с боль шим внутренним сопротивлением. При выполнении этого условия предлагаемое устройство позволяет С высокой точноетью отделить г-р шум фотоносителей от других составляющих токового шума при любом виде люксамперной характеристики. При этом ток через исследуемый фоточувствительный элемент 2 оказывается в достаточной мере застабилизирован, а на компенсирующем элементе 3 формируется переменное напряжение с частотой модуляции Р(д , равное по амплитуде и форме напряжению, возникающему на исследуемом элементе, но противоположное ему по фазе. Для этого переменное напряжение с частотой модуляции 1л со;здается в цепи дополнительного фото4614

чувствительного элемента 16, вьщеляется на сопротивлении 17 нагрузки и через усилитель 18, фазовращатель 14 и регулятор 15 амплитуды подается на компенсирующий элемент 3. В фазовращателе 14 к регуляторе 15 амплитуды происходит ре- гул фовка фазы и амплитуды этого напряжения до тех пор, пока показание индикатора 13 не станет минимальным. При таких условиях практически только интенсивность г-р шума фотоносителей оказывается промодулированной с частотой, равной удвоенной частоте модуляции 2Рщ . Шумовое напряжение, выделяемое на сопротивлении 4 нагрузки, усиливается широкополосным усилителем 6, нижняя граничная частота которого намного больше частоты модуляции, детект груется детектором 7 и фильтруется фильтром. 8 низкой частоты. Изб1фательпым усилителем 9, настроенным на двойную частоту модуляции 2 , выделяется огибающая шумового свгнала, которая соответствует интенсивносТВГ г-р шума фотоносктелей. Индикатор 10 фшссирует значение шума.

Таким образом, в предлагаемом устрой стае практически исключается погрешно.сть. измерения, обусловленная влиянием на результаты измерения переменного напряжения с частотой модуляции, возникающего в цепи фоточувствительного элемента, при любой форме люксамперной характеристики, исследуемого элемента.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК фОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ по авт. св. № 81975О, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, к второму выходу источника тока нагрузки подключены последовательно соединенные дополнительный фоточувствительный элемент и усилитель, а выход подсоединен к входу фазовращателя, и параллельно входу усилителя подключено сопротивление нагрузки.