Фотоприемная ячейка Советский патент 1981 года по МПК H04N5/30 

(54) ФОТОПРИЕМНАЯ ЯЧЕЙКА

Изобретение относится к фотоприеТ ным устройствам и может быть-использовано в вычислительной, измерительной технике и устройствах автоматики Известна фотоприемная ячейка, име ющая встроенный предусилитель. Она содержит фотодиод и три МДП-транзистора, причем катод фотодиода соеди нен с общей шиной, а анод - с истоком ключевого МДП-транзистора, сток которого соединен с общей шиной питания и с затвором следящего МДТ-транзистора. Сток следящего МДП-транзистора соединен с общей шиной, а истоксо стоком третьего МДП-транзистора, затвор и исток которого соединены с взаимно-ортогональными шинами. Затвор дслючевого МДП-транзистора соединен с разрядной шиной Dl«. Однако известная фотоприемная ячейка обладает низкой чувствительностью Целью изобретения является упроще ние фотоприемной ячейки путем исключения одного МДП-транзистора и повышение чувствительноат-и. Для этого в фотоприемной ячейке, содержащейфотодиод, катод которого соединен с шиной нулевого потенциала, а анод - с истоком первого МДПтранзистора и затвором второго МДПтранзистора, причем сток первого МДПтранзистора соединен с шиной питания, а затвор - с опросной шиной, сток второго МДП-транзистора подключен к истоку первого ЦЦП-транзистора, а исток второго МДП-транзистора соединен с разрядной шиной. На чертеже показана принципиальная электрическая схема фотоприемной ячейки и шины матрицы. Фотоприемная ячейка содержит два МДП-транзистора 1 и 2, и фотодиод 3, шину 4 нулевого потенциала, гаину 5 питания, опросную шину 6, разрядную шину .7, элемент И 8 с входом 9 и выходом 10. Работает приемная ячейка следующим образом. На шину 5 подается постоянное напряжение питания Uf,, Пусть в начальном состоянии емкость фотодиода 3 - Сд разряжена. При подаче импульс опроса на шину 6 транзистор i отпирается, и начинается заряд емкости Сд фотодиода 3 до напряжения 0 (JHHT Unop) гДб напряжение на фотодиодеj ( - пороговое напряжение транзистора 1 t - длительнос импульсаi t ft-C - постоянная времени цепи заряда емкости фотодиода Сд через транзистор 1 с внут- ренним сопротивлением ft . Транзистор 2 будет закрыт до тех пор, пока на фотодиоде 3 напряжение не достигнет порогового значения тра зистора 2, это соответствует нулевом значению потенциала на разрядной шине 7. При подаче в этот момент корот кого стробирующего импульса на вход элемента И на его выходе 10 сигнала не будет. За время действия опро ного импульса напряжение U достиг нет , транзистор 2 открывается и на шине 7 появится сигнал с задержкой -Ь . Если далее фотодиод 3 не освещается, то при подаче заряжаюш:его, емкость фотодиода 3 импульса на шине 7 появится импульс напряжения без задержки. Этот импульс приходит на вход элемента И без задержки одновременно с коротким стробирующим импульсом (на вход 9 , и на выходе 10 элемента И появится выходной короткий импульс. Если фотодиод 3 освещен, емкость Сд разрядится фототоком ф п-р. , где п - коэффициент преобразования света фотодиодом; Р - мощность светового потока. В этом случае при подаче опросного импульса на шину 6 на фотодиоде 3 растет напряжение, как в описанном ранее, случае, и при подаче стробирующе го импульса на вход 9 элемента И на выходе 10 этого элемента импульс отсут ствует. Благодаря тому, что напряжение на фотодиоде 3 и соответственно на затворе транзистора 2 устанавливается после дозаряда через ключевой транзистор 1 равным пор при последующем опросеячейки без воздействия света рабочая точка транзистора 2 уходит в область насыщения. Это исключает разброс выходного сигнала по току из-за разброса пороговых напряжений следящих транзисторов в . матрице. Воздействие светового потока на фотодиод 3 приводит к разряду емкости СА и, соответственно, к запиранию следящего транзистора 2, При опросе этой ячейки в интервале времени i : 1Нпог -УАА выходное напряжение на разрядной шине 7 будет равно нулю. При пороговом напряжении у типовых МДП-транзисторов, равном 1,5-2,5 В, изменение напряжения на фотодиоде в пределах 0,5-1 В достаточно для изменения тока через тран зистор 2 на3-5 порядков. Таким образом, предлагаемая схема обеспечивает максимальную чувствительность фотоприемной ячейки при ее упрощении за счет исключения одного МДП-транзистора. Формула изобретения Фотоприемная ячейка, содержащая фотодиод, катод которого соединен с шиной нулевого потенциа1)а, а анод - с истоком первого МДП-транзи стора и затвором второго МДП-транзистора, причем сток первого МДП-транзистора соединен с шиной питания, а затвор - с опросной шиной, отличающаяс я тем, что, с целью упрощения путем исключения одного МДП-транзистора и повышения чувствительности, сток второго МДП-транзистора подключен к истоку первого МДП-транзистора, а исток второго МДП-транзистора соединен с разрядной шиной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании № 1268905, кл. Н 1 R , опублик. 1972 (прототип).