Свето-излучающие диоды и их применение - Мухитдинов М.
Скачать (прямая ссылка):
Несмотря на простоту схемной реализации, этот метод требует больших затрат мощности, так как сопротивление компенсационного резистора Ri стремится к нулю и не устраняет временную нестабильность СИД.
15
Рассмотренные методы, хотя и обладают рядом преимуществ, ие могут применяться для стабилизации интенсивности излучения СИД, применяемых в оптоэлектроиных измерительных преобразователях в качестве источников анализирующего излучения ввиду того, что ие исключается такой дестабилизирующий фактор, как старение (временная нестабильность), а также Невозможно применять этот способ при импульсном функциональном питании СИД. \
Четвертый метод стабилизации рабочего режима СИД основаи на введении обратной связи по термозависимому параметру СИД (см. рис. 1.9,г). Сущность его заключается в том, что у всех полупроводниковых элементов с изменением температуры измениется прямое и обратное падение напряжения. Изменение этого напряжения можно использовать для термостабилизации. Недостатком этого метода является невозможность устранения временибй нестабильности,
В простейшем случае стабилизацию интенсивности излучения СИД можно осуществить вводом обратной связи по оптическому каналу (рис. 1.9 д), используя операционный усилитель и один фотодиод [14]. На рис. 1.10 показана схема стабилизации, для которой можно записать
(7вх — Ii)RBxK — д т
R*+rд с'д’
где К — коэффициент усиления усилителя; 1г — ток фотодиода; 1С д — ток СИД; тя — динамическое сопротивление СИД.
Фототок для фотодиода можно записать
h = yPo,
где Ро — мощность излучения СИД; V — коэффициент преобразования.
Подставив значение фототока в выражение для тока СИД, после элементарных преобразований получим
Ра = Is* ( 1___ Ra-hrn \______ ________^с.д?________
V \ ауЯвхК ) а у Rbx К + R3 + гп
где о — коэффициент преобразования. Если произведение ayRB%K достаточно большое, то
Ро = ^вх/у.
Таблица 15
Рис. 1.10. Схема стабилизации интенсивности излучения светоизлучающего диода на операционном усилителе
«=(
к
и
5
о -г «
РЭ Ьк. ^
к * Ч п 2 ** -* к 52 я Ы.Х и
*
S
о
о< Н 2
Я • Д
* 29
Я g S
^'е'й
«в
о к ^
л ч 2 Q5 н ч
й
S
¦S® в4
CQ <
< О 1Л
S « 5^ 1Л
„ оа ка
* со. О
АЛ307Г 0,56 7,9 100 1,29 1470 0,75 1100 0,0392 0,1192 3,03
АЛ102Г 0,69 7,0 10 1,12 700 0,91 610 0,0084 0,1292 15,34
АЛ107Б 0,96 13,7 0,1 2,57 157 0,35 58 0,0066 0,1519 23,06
16
Следовательно, в первом приближении мощность светового потока определяется только входным током.
Степень стабилизации предложенной схемы была проведена при работе с СИД АЛ307Г, АЛ102Г и АЛ107Б. Каждое измерение степени стабилизации схемы сопровождалось измерением стабильности потока СИД при питании его от стабилизатора тока Б5-50 при тех же значениях силы тока. Результаты измерений и соответствующие параметры схемы стабилизации мощности излучения приведены в табл. 15 [12].
Из полученных результатов следует, что данная схема позволяет более чем на порядок повышать временную стабильность потока излучения СИД.
1.4. ФОТОПРИЕМНИКИ И ИХ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
В устройствах с СИД возможно применять фотоприемники с внутренним нли внешним фотоэффектом. Поскольку устройства с применением СИД в основном имеют малые габариты и низкое напряжение питания, то наиболее подходящими в качестве фотоприемников являются фоторезисторы, фотодиоды и фототранзнсторы.
В фоторезисторах используются явления фотопроводимости, т. е. изменение электропроводности вещества под воздействием электромагнитного излучения; изготовляются они на основе полупроводниковых материалов, обладающих как собственной, так и примесной фотопроводимостью.
К первой группе относятся фоторезисторы на основе соединений свинца (PbSe, PbS, РЬТе) и индия (InSb, InAS). Ко второй группе относятся фоторезисторы на основе германия и кремния, лигированных примесями различных элементов: золота, сурьмы, свинца, ртути, бора, кадмия, меди и др. В последнее время фоторезисторы стали разрабатывать также на основе тройных твердых растворов. Отличительной особенностью этих фоторезисторов является изменение спектральной чувствительности в широких пределах.
Основными характеристиками фоторезисторов являются вольт-амперные (ВАХ), спектральные, лкжс-омнческие и люкс-амперные.
На рис. 1.11 приведены спектральные характеристики для некоторых фоторезисторов.
Вольт-ампериые характеристики фоторезисторов обычно имеют линейный характер. Угол наклона зависит от освещенности, падающего на светочувствительную поверхность фоторезистора.
, 1,0
IX 0,8 II Ъб
i! °’2 ^ * о
%
Г -9
Г \
V' 1\\ \
HI 1V L-. 1 \ \
1 2 3
4- 5 Я, мкм
а)
It** || 0,6
^ чГ 0}4-
йИ
=»¦ * о
W ¦II к Т\
/ 11
1
/¦ ?
/ '' \ \ \ ,,,
2 3 456 810 20 30 Л.мкм 5)
Рис. 1.11 Относительные характеристики спектральной чувствительности фоторезисторов на основе собственной (а) и примесной (б) фотопроводимостей
17
Основными недостатками фоторезнсторов являются высокая инерционность и сильная зависимость параметров о г температуры. В общем случае практически все фоторезисторы обладают нелинейной люкс-амперной характеристикой, которую упрощенно можно представить в виде [16]
