Главная Преобразователи механических величин



Рис ! 9.



!хе\1ы стабилизации интенсивности излучения светоизлучающих диодов

однако [отличаются сложностью и инерционностью, а также обладают сравнительно ограниченными возможностями и не исключают необходимости принятия дополнительных мер для ослабления нестабильности, обусловленной наличием разброса параметров СИД и их изменения вследствие старения.

Способы, основанные на выборе рабочего режима, являются наиболее универсальными для определенного установленного значения мощности. Кроме того, они более выгодны в части аппаратурной реализации. Необходимо отметить, что температурная стабилизация при таком способе может быть получена в том случае, если динамическое сопротивление положительно.

Экспериментально значение Rx (см. рис. 1.9,а) определяют следующим образом [10].

Устанавливают температуру СИД 6i и измеряют падение напряжения на СИД U\ и относительную величину потока излучения Ф\ при нормальном токе 1\. Затем изменяют температуру Ог, выставляют значение напряжения U2, при котором поток не изменяется, и измеряют соответствующее значение тока /г. Требуемое сопротивление определяют по формуле

Сопротивления резисторов составляют единицы и десятки ом. Выбор сопротивления для каждого конкретного образца также является одним из недостатков этого метода.

Рассмотрим еще один метод, основанный на выборе оптимальных значений элементов цепи питания [9]. Сущность метода заключается в том, что с повышением температуры уменьшается падение напряжения на СИД и при включении параллельно СИД резистора (рис. 1.9,6) происходит перераспределение тока в сторону ветви с СИД. Кроме того, увеличивается общий ток, протекающий через параллельно включенную цепь резистор - СИД. При оптимальном выборе сопротивления резистора увеличение температуры приводит к увеличению тока через СИД.

Этот метод можно применить и для цепочки с несколькими последовательно включенными СИД, причем для нескольких СИД метод наиболее эффективен, так как повышается КПД.

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.




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 импульсно;! функциональном питании СИД. \

Четвертый метод стабилизации рабочего режима СИД основан 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.Ю показана схема стабилизации, для которой можно записать

Рис. 1.10. Схема стабилизации интенсивности излучения светоизлучающего диода на операционном усилителе

сп /

где К - коэффициент усиления усилителя; Ji - ток фотодиода; /с д - ток СИД; /д -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

р = hz (i- R-hrn \ с.д£

у \ ауЯК ) ayRuj,K+ R, + rn где о - коэффициент преобразования. Если произведение ауРвхК достаточно большое, то

Таблица 15

g - °=

(чя вз

g<

of ё§

w ? s

i<

•< s m

5? S

[Q o

АЛ307Г

0,56

1,29

1470

0,75

1100 0,0392

0,1192

3,03

АЛ102Г

0,69

1.12

0,91

0,0084

0,1292

15,34

АЛ107Б

0,96

13,7

2,57

0,35

0,0066

0,1519

23,06



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, люкс-омические 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.

2 35 Я, мкм а)


2 356 810 20302..МКМ 5)

Рис. 1.11 Относительные характеристики спектральной чувствительности фоторезисторов на основе собственной (а) и примесной (б) фотопроводимостей



0 1 2 3 [4] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25


0.0375