Полупроводниковые фотоприемники. Физические основы работы фотоприемников с одним р-п переходом, страница 24

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ   ПРИМЕРЫ   УСТРОЙСТВ   С   ФОТОПРИЕМНИКАМИ

ФЭП — источник питания реле. Сравнительно высокая мощность, генерируемая кремниевым ФЭП, позволяет непосредственно использовать их для питания реле, которое в этом случае характеризуется тремя основными параметрами: током срабатывания /_Сраб, напряже-

ПЯ

100	I	1   '  } ■) 200 мВт/см\				\т
10				-----	-Р
		20
1
1		1		Ч	д
ф 0JH 0001	щ	0Х	к	н	\
			1			\и

100      300     500 ив

10100       1000ИМ⁶

Площадь

Pine. 36. Зависимость   /?₀пт от площади ФЭП.

Рис. 35. Вольт-амперные характеристики ФЭП для различных величин энергетической освещенности. На кривых отмечены точки, соответствующие Rout.

нием срабатывания /7_Сраб и сопротивлением обмотки. Обеспечение максимальной эффективности работы системы реле — ФЭП в основном определяется выбором сопротивления обмотки реле. Оно должно быть таким, чтобы напряжение срабатывания реле не превышало 0,5 В. Оптимальным можно считать такое сопротивление обмотки (/?опт), при котором генерируемая ФЭП мощность будет максимальной. Напряжение срабатывания при этом будет равно 0,4 В.*

Существенными параметрами ФЭП при работе с реле являются уровень облученности W, необходимый для срабатывания реле, и площадь ФЭП. Для ФЭП с определенной площадью значение Rom

55

зависит от уровня облученности  (рис. 35). Если фиксирована ©ели-чина облучения, то Rom зависит от площади ФЭП (рис. 36).

Из промышленных реле для работы с ФЭП наиболее подходят поляризованные реле типа РП-5. На рис. 37 указана мощность, необходимая   для   срабатывания   поляризованного   реле   РП-5   /?₀бм =

иагр

j      100  200/ 300   kOO  500 ив

Рис.   37.   Нагрузочные   характеристики  ФЭП  с  поляризованным  реле РП-5.

/ — для ФЭП размером 5X5 мм² при     №=1000     Вт/м²;      2 —для ФЭП    размером    2X5   мм²    при №=1000    Вт/м²;     3 —для    ФЭП размером    2x5    мм²    при    №=* =550   Вт/м²;   4 — для   ФЭП   размером    5X5    мм²    при    №=* —100    Вт/м²;    5 — мощность срабатывания  реле.

= 1200 Ом. Из графиков видно, что работу реле могут обеспечить ФЭП со сравнительно небольшими светочувствительными площадками. Так, например, прибор площадью 5X5 мм² обеспечит работу реле при энергетической освещенности №=10 мВт/см², а ФЭП размером 2X5 мм² — при №=55 мВт/см². Работу реле РП-5 с параметрами /с_Раб.макс = 0,22 мА, £/_Сраб макс = 0,бб В и #_обм = 3000 Ом обеспечат два последовательно соединенных ФЭП и при тех же лучистых потоках.

При использовании реле, параметры которых трудно согласовать с параметрами ФЭП (при значительных /_Сраб), необходимо введение каскадов усиления. Усилительные каскады могут быть выполнены на одном или нескольких транзисторах и работать в различных режимах. При работе ФЭП совместно со схемой полупроводникового реле на двух транзисторах с обратной связью по току или напряжению [43] порог срабатывания по величине воспринимаемого потока излучения может регулироваться _740 в некоторых пределах подбором, например, сопротивлений резисторов, «входящих в схему. Потребляя          незначительную

мощность, такие устройства способны переключать значительные токовые нагрузки. Они могут иметь небольшие размеры, обладать довольно высоким быстродействием, а также экономичностью и надежностью работы.

Принципиальная схема подобного устройства приведена на  рис.  38.  В качестве сопро-

4+

Рис.   38.   Принципиальная    схема

усилительного каскада. тивления  нагрузки  Rl  здесь может  быть  использована,   например, обмотка электромеханического реле.

56

ФЭП— источник питания медицинской аппаратуры. При разработке электронной 'медицинской аппаратуры все большую актуальность приобретает проблема защиты больного от потенциально опасных токов утечки датчиков. Одним из возможных путей изоляции больного от сети и других источников тока является телеметрия — передача данных от находящихся на теле датчиков к приемнику, встроенному в измерительную аппаратуру. Однако при этом возникает необходимость в частой проверке и смене батарей, так как появляется опасность их отказа в критический момент.

ФотоэлементЛампа* выход

Рис. 39. Схема электропитания медицинской аппаратуры.

В аппаратуре, схема которой представлена на рис. 39, для питания передатчика использованы кремниевые ФЭП, освещаемые лампой накаливания. Лампа питается от сети переменного тока; свет от нее через световод попадает на батарею, состоящую из 12 ФЭП. Батарея напряжением б В при токе 2 мА питает передатчик и генератор низкой частоты, не вызывая опасности поражения током. Подобная схема может быть использована и в других измерительных системах, где требуется подобная изоляция.

ФД в устройствах с лазерными источниками излучения. Кремниевые ФД площадью 12,5 см² с успехом были использованы в качестве приемников в портативном лазерном переговорном устройстве.

Применение приборов с большой площадью позволило обойтись без специальных линз для сбора принимаемого излучения. Фотодиоды имели наилучшую спектральную чувствительность на длине волны ^ = 0,9 мкм и могли принимать излучение в угле 100°.

Вход усилителя был отрегулирован так, чтобы отсечь фоновый шум кремниевого ФД. Таким образом, рабочий диапазон приемника определялся не пороговой чувствительностью ФД, а порогом логической схемы.

Кремниевый ФД использовался также в качестве детектора излучения лазера в лазерном дискретизирующем устройстве для воспроизведения чертежей.