Преобразователь интенсивности света в частоту
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5И5 G 01 J 1/44
ГОСУДАР СТВ Е ННЫ И KOMklT ET
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ и ОТКРЬ ТИЯМ
ПРИ! К ".Т СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 )) 4441788/25 (22j 17,Î6.88 (461 30.10,91, Бк;л. ¹ 40 (71, Институт физики полупроводникоs
СО АН СССР (72) А,N.KðèмскиР и ; =,И.Черепов (53) 621,383(п88.8) (56 Авторское свидетельство СССР
К. 857730, кл, г3 М .3 1/44, 1981, Заявка Япо.-": и М 58-37489, кл, 6 О1 J /44, l 983. (54) ПРБОБРАЗОВАТБЛЬ ИНТЕНСИВНОСТИ СВБ ГА В ЧАСТОТУ (57 ; Изобретение относится к фотометрии и микрсзлектронике и может быть использовано при создании многоэлементных интегральных фотоприемных устройств. Целью изобретения является упрощение преобразователя за счет введения многофункциональности используемых элементов и использования динамических свойств 1ЛДПгранзисторов. Преобразователи состоят из фотоприемника 1, интегрирующего конденсатора 2, ключевого МДП-транзистора 3.
„, Ж„„1543959 Al а. алогового инвертора 4, нагруэочного
МДП-транзистора 5, емкости "плавающего" узла 6, образованного стоком транзистора
3, истоком транзистора 5 и входным узлом инвертора 4. В начальный момент конденсатор 2 и емкость уэлoo" "6 заряжены до некотороrà напряжен :я. Протекание фототока вызывает разряд конденсатора 2. В момент, когда напряжение на нем станет ниже порогового напряжения транзистора 3, последний открывается, вызывая снижение потенциала узла 6, При этом напряжение на выходе инвертора 4 изменяется таким образом, что транзистор 3 еще больше открывается. Благодаря положительной обратной связи происходит лавинообразный сброс носит=-лей в область истока транзистора 3 и зарядка конденсатора 2. Крутизна транзистора 3 много больше чем транзистора 5, поэтому напряжение узла 6 вначале успевает упасть и лишь после того как токи транзисторов 3 и 5 сравниваются начинает расти и доходит до начального значения, после чего цикл повторяется. 2 ил.
15q3g5(f
Изобретение относится к фотометрии и микроэлектронике и может быть использоBBHO ПРИ СОЗДЯНИИ МНОГОЭЛЕМЕНТНЬ(Х ИНТВГ- ральных фотоприемных устройств (ФПУ).
Целью изобретения является упроще- 5 ние преобразователя за счет введения мнОГофункциональнОсти испсльзуемь!х В преобразователе элементов и использования динамических сВОйстВ Г:»ДП-транзисторов. 10
На фиг. 1 представлена функциональная схема преобоазования интенсивности
cBeTB B частот»У; HB фиг. 2 — TQ x(8 пример
Выполнения ПО интегряль?!Ой }}}(}ОП-технОЛОгии, ) .(}
Схема содержит Фотоэлектрический преобразователь 1 интенсивности свзта в
To:(, ингегрирующий элемент 2, ключевой
МДП-транзистор 3, аналого;1Ь(Й инвертор 4. нагрузочный МДИ-транзистор 5, емкость 2Q
"плавающего узла 6; образованного стоком транзистора 3, истОкОм тра?!зистсра 5 M
Входным узлом 25 инвертора 4, К стоку транэистОРЯ 5 прикладывается напряжение питания, наибольшее по 86со- 25 лютной величине напряжение на схеме, а к за Вору транзистора 5, Равное или меньшее псстоянн08 напряжение, так„чтсбь! пои протекании тока через этот транзистор он нахОДился в пОлОГОЙ области характеристи 3Î
} ки. В исхоДном состОянии ток черсэ транзистор 5 не течет. C :ë-»îpHQB напряжение с затВОРЯ транзистора 5 SB Вь(че(ом rfopo} Ово" ъ
ГО напря)кения передаB"}сл ня исток 3» ого транзистора, Далее через NHBBpTop 4 (НЯ Вы- 35
Ходе M(НBBPYQPB»}}g(6 6НИBKQB l- ЯПРЯХ}(»Н!}»6) прикладывается к затвору ЛДГ-Транзистора 3 создавая барьер для чаi(Bi л(!Ваем;,(у в интегрирующем элементе носителей.
Ток с поеобразователя 1 интенсивностM 43 сВета Раэсяжа67 интеГРирующий элемент 2 и нагlряжение на нем по абсолютной Вбл}ичи(-!8 уменьшается. При p83p!fpKB интеГРИрующеГО Злембнта до пОТBнцияла задаваемого барьером, носители lf3 истока Й5
МДП-Транзистора 3 ДиффунДируют В ЯГО стОк, понижая ПОтенциал уЗля стОк тсянзиcT0pd 3 и}ток } ра}!зистсрс3 5 Входнси узел инвертора. то иЗМBнени8 потенЦиала через ин- 56 вертор rfevepается на затвор транзиcYop= 3 и I lo?IMix<887 63pbep для }.4)осителеи, ня;<опленных В элементе 2. БлаГОдаря (сложи" тerfbHGI}(обратной сВ 13N происходит лав}инсобраэный сброс накопленных HG<-!»- "5}
Гелей в обласTb NcTÎKB TpBH!3McTopа 3 (QpN этом ин78ГРирующий элемент зарях(яется). так как потенциал.узла 6 п(}нижается) паявляе"гс и Возрас;-"Я}ет TQK через ТРЯ,(зисто((5
КрутиЗНЯ трэнЗистсра «} ДОлжнз бы ь инОГО больше крутизны транзистора 5, чтобы обеспечить необходимое запаздывание гроцесса сброса носителей из "плавающего" узла в сток транзистора 5.
Р конце конц(ов ток через транзистор 5 достигает уровня тока через транзистор 3, лавинообразный процесс прекращается и
l- ячинае"} су Г1}оцесс Всс) тячовлени}» исход кого состояния преобразователя, в ходе
l TpBH3MCTGp8 5. 6 C помощь!O 3&TBOGB TpBH3Nстара 3 Восстанавливается исходный по;eHциальный барьер для носителей из интегрирующего элемента. Затем преобразователь Возвращается В и хсднсе состояние и Опять нячинаетсг г(роцесс ин1егрирования тока, длительность которого обратно nporlop(»MQHBnbHB MHTBI сивности света. Выходной сигнал может сниматься в виде цепочки коротких импчльсаВ напряжения с Выхода MHBep "ра 4, }»ибс: В ВИД6 ЦВПОЧКИ ЗЯОЯДОВЫХ Г ЯКЯТОВ CG "ТОКЯ транзистора 5: 1 (араметры rfp806p63}} Вателя; Kp,}T!} Зна g1 N g2 транзистОРОВ 3 и 5, козффици нт К ПВР6ДЯЧИ ИНВ8РТОРЯ, К = б0аых! Ч1(вх, ПРИ кспорых преобразователь работоспособен. Если релаксационнь(х ког(ебаний Не возникает, 70 стЯЦИОнарн ый TGK течет из r(pe06pe з Bàòбля 1 интенсивности света через трянзисторы } и} B стОк Транзистора 5, Допусти(и, ч ro M3-за шумов Возникла флуктуация напряжения dU» на емкости узла 6. (.(ня Вызове: измене?(Ие тока 012 чб pcз трянЗИСТОР 5 dl2 = Ц2б(1вх, Эта Жб Фf;VKT}iiBÖÈ(f через инвбртОР прикладывается к транзистору 3 и вызывает изменение тока dl; через НаГО dl» = -g(dU»(x = -gft dl1 g» 1<,1 след1}ющее нераве(, "тво: —, = — >1, 12 Я2 хо(орое fa практике легко вь}полнить. (-(я фиГ, . приведен пример ко?".кре; ?Ioro ВЫГ}ОЛ Нб НИЯ Hd Пол}f I IPGBG}B I» MKOBGM ПОДложке прбсбразовате/lA интенсивности Cllf67B В»!Я(СТСТ !, В KQTOPOM ООЛЬ Фото}ЗЛЕКТР! Гчеc(:QÃO и Ресбразователя инт& нси Вн ости С(18ТЯ В ТОК N ИНТBГPMP(}}ãÎÙer0 ЗЛемеНТЯ ВЫ" полняет НBпОсредстзеннс исток 8 клгочево;о транзистора (9 и 1(О,;.оответствен»0— 3BTB".р и сток этого: Ранзис-Гора). Злементы нЯГОузсчнОГО TpBH3NcTOpB: исток (}1. ЗЯTB0p l, сток 12. P.- качо "тве инверторя и! Пользуется цепс KB иэ двух МДП-транзисторов, активный транзистор 13:
