Устройство для измерения шумовыхХАРАКТЕРиСТиК фОТОчуВСТВиТЕльНыХэлЕМЕНТОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R27/28 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к области радиоизмерений, а именно к измерению шумов фоточувствительных элементов. Известны устройства для измерения шумов )оточувствительных элементов, содержащие источник питания, исследуемый элемент, широкополосный усилитель, аттенюатор, анализатор формы сигналов, RC-фильтр, регистрирующий прибор и осциллограф 1 . .. Однако эти устройства замеряют общий-шум фоточувствительного элемента, не разделяя его компонент. В качестве прототипа принято, для измерения основных параметров фоторезисторов, содержащее источни излучения, модулятор, источник питания, исследуемый фоторезистор, . сопротивление нагрузки, катодный (эмиттерный) повторитель,узкополосный измерительный усилитель,настроенный на частоту модуляции, я вольт метр PJ. Это устройство позволяет измерять переменное напряжение с ча тотой модуляции , которое возник ет на фоторезисторе при воздействии промодулироваиного излучения и характеризует его фоточувствительнос а также используется для измерения собственного шума фоторезистора на частоте сигнала Рм Недостатком известных устройств является то, что они. измеряют интегральное значение шумового напряжения, которое в общем случае складывается из избыточного, генерационно-рекомбинационного (г-р) тепловых носителей, г-р фотоносителей, теплового, фотонного и собственных шут мов измерительного усилителя. Причины появления и информадия о свойствах фоточувствительного элемента, которая может содержаться в каждом компоненте шума, различны, что вызывает необходимость разделения их при использования шума и качестве информативного; параметра, . характеризующего качество фоточувствительного элемента. Целью изобретения является повышение точности измерения. Достигается это тем, что 8 устройство для иэмерени) шумовых характеристик фоточувствительных элементов, содержащее источник питания, исследуемый элемент, источник излучения, модулятор, сопротивление нагрузки, эмиттерный повторитель, избирательный усилитель и индикатор, введены компенсирующий элемент, фазовращатель и регулятор амплитуды, соединяющие выход модулятора с компенсирующим элементом, а также последовательно соединенные широкополосный усилитель, детектор, фильтр нижних частот, дополнительный избирательный усилитель и индикатор, подключенные к сопротивлению нагрузки и к входу эмиттерного повторителя.

Следует отметить, что в схеме предполагается использование модуля- тора излучения, имеющего выход электрического сигнала, изменяющегося с частотой модуляции, к которому подключается фазовращатель. Например если в качестве источника излучения использован светодиод, то модулятором может быть генератор синусоидального напряжения.

На чертеже приведена схема.устройства.

Оно содер)кит стабилизатор тока 1 фоточувствитвльный элемент 2, компенсирующий элемент 3, сопротивление нагрузки 4, модулятор 5, тор 7, фильтр низкой частоты 8, избирательный усилитель 9, индикатор 10, эмиттерный повторитель 11, избирательный усилит-ель 12, вольтметр 13, фазовращатель 14, регулятор амплитуды 15 J

Благодаря воздействию излучения, промодулированного с частотой ,сопротивление фоточувствительного элемента 2 изменяется с этой же частотой. Так как ток нагрузки остается строго постоянным, из-за использования стабилизатора тока 1, на фоточувствительном элементе возникает нпряжение, изменяющееся с.частотой Рдл , которое выделяется избирательным усилителем 12 и регистрируется индикатором 10. - .

Как указывалось ранее, собственный шум фоточувствительного элемента складывается из избыточного г-ртепловых носителей, г-р фотоносителей, теплового и фотонного. Отделит токовый шум (избыточный и г-р) от теплового и фотонного достаточно просто. Для этой цели необходимо замерить собственный шум в обесточенном состоянии и вычесть, это зна чение из шума, замеренного при протекании через исследуемый цемент тока нагрузки. Сложнее разделить компоненты токового шума.

Устройство позволяет отделить гшум фотоносителей от других составляющих токового шума. Для этой цели ток через фоточувствительннй

элемент стабилизируется, а на компенсирующем элементе 3 формируется переменное напряжение с частотой Гдд , равное по амплитуде напряжению, возникающему на фоточувствительном элементе, но противоположное ему по фазе. Для этого напряжение с частотой Рщ с выхода модулятора 5 подается на фазовращатель 14 и регулятор амплитуды 15, в которых происходит регулировка его фазы и амплитуды до тех пор, пока показани вольтметра 13 не станет равным 0. При таких условиях только интенсивнрсть г-р шума фотоносителей оказывается промодулированной с частотой, равной удвоенной частоте модуляции 2 Ffl. Шумовое напряжение,выделяемое на сопротивлении нагрузки 4, усиливается широкополосным усилителем 6, нижняя граничная частота которого намного больше частоты, модуляции ,детектируется детектором 7, фильтруется фильтром низкой частоты 8. Избирательным усилителем 9, на строенным на частоту 2Г , выделяется огибающая шумового сигнала, которая соответствует интенсивности г-р шума фотоносителей. Индикатор 1 фиксирует, значение шума.

Формула изобретения

Устройство для измерения шумовых характеристик фоточувствительных элементов, содержащее источник питания, исследуемый элемент, источник излучения, модулятор, сопротивление нагрузки, эмиттершлй повторитель, избирательный усилитель и индикатор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, а целью повыш ния точности измерения, в него введены компенсирукхций элемент, фазовращатель и регулятор амплитуды,соединяющие выход модулятора с компенсирующим элементом, а также последовательно соединенные широкополос,ный усилитель, детектор, фильтр нижних частот, дополнительный избирательный усилитель и индикатбр, подключенные к сопротивлению нагрузки и к входу эмихтерного повторителя.

Источники информации, : принятые во внимание при экспертизе

. l.F.i. Lummis, R,L. Petrits, Physical 1 Review V 105, n.2, p.502, 1957. .

2. Аксененко М. Д., Красовс-кий Е. А. отррезисторы , м., Советское радио, 1973, с. 20, рис. 11 (прототип).