Преобразователь положения светового луча в электрический сигнал Советский патент 1984 года по МПК G06G9/00 H01L31/08 

Изобретение относится к олтоэлектронике и может быть использова но в качестве позиционно-чувствител ного датчика в системах слежения и ориентации. Известны преобразователи положения светового луча в электрический сигнал, выполненные в виде различны конструкций фотопотенциометров и функциональных координатно-чувствительных фотопроводящих устройств. Известен преобразователь, содержащий диэлектрическую подложку, .на которую нанесен фоточувствительный слой, и гребенчатые электроды ij Однако он не позволяет осуществлять слежение за точечными объекта ми. Известно также устройство, выпол ненное в виде полупроводниковой пластины, чувствительной к свету, на которую нанесены металлический кольцевой и центральный электроды, причем на полупроводниковой пластин внутри кольцевого электрода располо жен дополнительный электрод, вьтолненный в виде одного витка спирали Архимеда, один конец которого соединен с кольцевым электродом, а другой через нагрузку - с источни ком пилообразного напряжения 2j . Недостаток известного устройства - низкая точность преобразования Наиболее близким к изобретению является преобразователь положения светового луЧа в электрический сигнал, содержащий нанесенный на выполненное в виде диска диэлектрическое основание фотопроводящий сло на котором диаметрально противоположно расположены резистивные слои, снабженные омическими контактами, и расположены контактирующие с резистивными слоями и фотопроводящи слоем проводящие подковообразные электроды, четные из которых имеют контакт с одним из резистивньпс слое а нечетные - с другим, причем резис тивные слои включены в цепь источника питающего напряжения и нагрузо ного элемента з . Этот преобразователь позволяет осуществлять слежение за точечными светящимися объектами и характеризу ется более высокой точностью и функциональными возможностями. Одна ко с его помощью невозможно определить направление смещения луча относительно центра, так как при переходе луча через нулевое положение выходной сигнал не изменяет rtoлярность. Это ограничивает информативную способность преобразователя. Кроме того, преобразователь работает в токовом режиме, что приводит к дополнительной погрешности выходной характеристики, обусловленной неоднородностью распределения светового сопротивления по площади фотопроводящего слоя, а также воздействием дестабилизирующих факторов, таких как колебание температуры окружающей среды, освещенности объекта и других, что снижает точность преобразователя. Целью изобретения является расширение области применения и повышение точности преобразователя. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь положения светового луча в электрический сигнал, содержащий источник постоянного напряжения, диэлектрическое основание, на которое нанесен фотопроводящий слой, на котором радиально расположены два ленточных резистивных слоя, концы которых снабжены омическими контактами, и расположенные концентрично проводящие подковообразные электроды, четные из которых контактируют с одним из ленточных резистивных слоев, причем центральный омический контакт одного ленточного резистивного слоя является выходом.преобразователя, введен токопроводящий слой, а ленточные резистивные слои расположены параллельно друг другу, их периферийные омические контакты подключены к выводам источника постоянного напряжения, а центральные омические контакты обоих ленточных резистивных слоев объединены, токопроводящий слой расположен диаметрально противоположно ленточным резистивным слоям и имеет электрический контакт с нечетными проводящими подковообразными электродами, четные из которых имеют также электрический контакт с другим ленточным резистивным слоем, причем шина нулевого потенциала соединена с периферИйиьм выводом токопроводящего слоя. На чертеже схематически представлен преобразователь. Преобразователь содержит нанесенный на выполненное в виде диска диэлектрическое основание 1 фотопро31

одящий слой 2, на котором располоены два ленточных резистивных слоя 3 и 4.каждый из которых контактирут с четными проводящими подковообразными электродами 5, диаметрально ротивоположно резистивным слоям расположен токопроводящий слой 6, онтактирующий с нечетньми проводяими подковообразными электродами 7. Реэистивные слои 3 и 4 имеют омические контакты 8-10, один из которых расположен в центре, а ругие на периферии фотопроводящего слоя 2. Омические контакты 8 и 9 соединены с источником питающего напряжения 1I, а омический контакт

10является выходом преобразователя и соединен с нагрузочным резистором 12. На чувствительную поверхность преобразователя проектируется световой луч 13 от объекта.

Преобразователь работает следующим образом.

Напряжение от источника питания

11подается на омические контакты 8 и 9 резистивных слоев 3 и 4. При

движении источника света в радиальном направлении световой зонд в виде проектируемого светового пятна 13 подключает к токопроводящему слою 6 через электроды 5 и 7 и. заключенный мезвду ними освещенный участок фотопроводящего слоя 2 участки резистивных слоев 3 либо 4, находящиеся под разными потенциалами. Амплитуда выходного напряжения „ снимаемого с нагрузочного резистора 12, пропорциональна величине смещения светового зонда 13 относительно нулевого положения.

296314

При положении светового пятна 13 в правой половине преобразователя полярность выходного напряжения положительная, а при положении в J левой половине - отрицательна.

Пример, В качестве диэлектрического основания I использована пластина ситалла диаметром 38 ьт,

JO на которую методом вакуумной

сублимации наносился слой полупроводникового материала dSft с последующим отжигом в активирующей впосте. Затем через свободную маску методом

(С термического испарения в вакууме наносились резистивные слои 3 и 4 металлосилицидного сплава, ширина которых составляла 2 мм. Заданная топология электродов совместно с

2Q токопроводящим слоем 5 и контактными площадками формировалась путем вакуумного напыления Зп через контактную маску, которая изготавливалась фотолитографическим методом. Расстояние

2J между электродами и ширина электродов составляла 100 мкм.

При испытании преобразователя свеТОБОЙ зонд 13 создавался лампой

накаливания посредством фокусирующей

30 оптической системы. Диаметр зонда 2 мм, о.свещенность в зонде порядка 1000 лк. Сопротивление резистора нагрузки 1 мОм. Точность определения координаты светового зонда 13 при 35 этом составляла 1,5% в пределах рабочего участка преобразователя, что и определяет,-технико-экономичес кую эффективность предложенного преобразователя.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОЛОЖЕНИЯ СВЕТОВОГО ЛУЧА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ, содержащий источник постоянного напряжения, диэлектрическое основание, на.которое нанесен фотопроводящий слой, на -котором радиально расположены два ленточных резистивных слоя, концы которых снабжены омическими контактами, и расположенные концентрично проводящие подковообразные электроды, четные из которых контактируют с одним из ленточ-. ных резистивных слоев, причем центральный омический контакт одного ленточного резистивного слоя является выходом преобразователя, о т л ичающ.ийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности, в него введен токопроводящий слой, а ленточные резистивные слои расположены параллельно друг другу, их периферийные омические контакты подключены к выводам источника постоянного напряжения, а центральные омические контакты обоих ленточных резистивных слоев объединены, токопроводящий слой расО) положен диаметрально противоположно ленточным резистйвным слоям и имеет электрический контакт с нечетными проводящими подковообразными электродами, четные из которых имеют также электрический контакт с другим ленточным резистйвным слоем, причем шина нулевого потенциала соеди-. нена с периферийным выводом токопроводящего слоя.