Устройство для регистрации светового потока Советский патент 1989 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации светового сигнала с широким частотным спектром и равно- мернс(й распределенным световым потоком.

Целью изобретения является повышение точности регистрации световых сиг

налов с широким частотным спектром.

На чертеже представлена электри- чфская схема предлагаемого устройства для регистрации светового потока.

Устройство содержит электрическую ц$пь, состоящую из последовательно соединенных фотодиодов 1 и подключенную к входам усилителя 2 фототока.

Устройство работает следующим образом.

Площади чувствительности поверхнос тей фотодиодов 1 обеспечивааются одинаковыми. При падающем на них равномерном световом потоке это приводит к тому, что сигнальные фототоки у фотодиодов оказываются одинаковыми. Включение цепи из последовательно соединенных фотодиодов 1 между вхо- дЈми усилителя 2 фототока обеспечивает нулевое смещение на нем, а так как все фотодиоды 1 одинаковы и работаю при одинаковых условиях, то каждый из них также работает при нулевом смещении. В результате этого в цепи последовательно включенных фотодиодов otcyTCTeyioT темновые токи и сама она оказывается эквивалентной фотодиоду, чувствительность и площадь чувствительной поверхности которого равны чувствительности и площади чувствительной поверхности одного фотодиода, а эквивалентная емкость и динамичес- кое сопротивление соответственно равны

ca0s

П2

ч

.Hide.

(1)

де С - удельная емкость фотодиода,

приходящаяся на единицу площади его чувствительной поверхности;,

S - площадь всей чувствительной поверхности фотоприемника (суммарная площадь всех чувствительных поверхностей фотодиодов);

п - количество фотодиодов в последовательной цепи; rdl0 УДельное динамическое сопротивление несмещенного фо55

тодиода, приходящееся на единицу площади его чувствительной поверхности. С учетом зависимости (1) отношение сигнал/шум на выходе устройства определяется как

(с/ш)ЕЗ Г (8§Емс.йс + /ВД 2qAfnl1 qgE-sLKT4r UWcJKC

Vf--)+3,29U(%4)ff

(2)

5

5

д

0

5

5

Е q

Af

макс

U,

макс

где g - чувствительность фотодиода; освещенность чувствительной поверхности фотодиодов (текущая освещенность); заряд электрона; полоса пропускания электронного тракта устройства регистрации светового потока; К - постоянная- Больцмана; Т - абсолютная температура фотодиодов ;

максимальная освещенность чувствительной поверхности фотодиодов (максимальная рабочая для данного устройства); максимальное напряжение на выходе усилителя фототока; суммарная емкость входной цепи усилителя, цепей отрицательной обратной связи усилителя и монтажа; спектральная плотность собственного 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 п, получаем

oTs1 с.

с, п

(3)

Выполнение фотоприемника из последовательного соединения п 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 усили-. теля фототока, обусловленная собственным его шумовым напряжением, существенно уменьшается, благодаря уменьшеп

усилителя.

мула и

51532821

раз емкости, приведенной ко

зобретения

гд

Устройство для регистрации светового потока, содержащее диодный фотоприемник и подключенный к нему усилитель фототока, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности регистрации световых потоков с широким частотным спектром, фотоприемник выполнен из последовательно соединенных фотодиодов, количество которых п определяется соотношением

где

,

S С, удельная емкость фотодиода, приходящаяся на единицу площади его чувствительной поверхности;

суммарная площадь чувствительной поверхности фотоприемника;

суммарная емкость входной цепи усилителя, цепей отрицательной обратной связи и монтажа.

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=√CD₀S/C₁, где CD₀ - удельная емкость фотодиода, приходящаяся на единицу площади его чувствительной поверхности

S - суммарная площадь чувствительной поверхности фотоприемника

C₁ - суммарная емкость входной цепи усилителя, цепей отрицательной обратной связи усилителя и монтажа. 1 ил.