Накопление заряда Опции

[maxim_P]

Подскажите, пожалуйста, кто-нибудь простенькую схему накопления заряда на конденсаторе. скорость заряда должна зависеть от входного импульсного сигнала. После снятия импульса, конденсатор должен удерживать заряд.

[Mc_off]

скорость заряда должна зависеть от входного импульсного сигнала.

не понял...

[maxim_P]

[quote name='Mc_off' date='May 20 2008, 17:10' post='414199']
не понял...
[/quot

Конденсатор должен заряжаться напряжением входного импульса. Амплитуда импульса разная (от единиц милливольт до единиц вольт). То есть чем больше амплитуда, тем, соответственно, быстрее должен заряжаться конденсатор. Причем необходимо, чтобы конденсатор при этом накапливал заряд. При достижении заряда конденсатора порогового значения (например 2В), конденсатор разрядить. Есть АЦП, которым можно измерить напряжение на конденсаторе и разрядить его. Основная проблема в накоплении заряда.

[Tanya]

Подскажите, пожалуйста, кто-нибудь простенькую схему накопления заряда на конденсаторе. скорость заряда должна зависеть от входного импульсного сигнала. После снятия импульса, конденсатор должен удерживать заряд.

А может,... интегратор нам поможет?

[maxim_P]

А может,... интегратор нам поможет?

Пробую с интегратором. Длительность входного импульса единицы миллисекунд. И если амплитуда импульса десятки милливольт, то конденсатор практически не заряжается. Необходимо, чтобы конденсатор "улавливал" такие импульсы

[Tanya]

Пробую с интегратором. Длительность входного импульса единицы миллисекунд. И если амплитуда импульса десятки милливольт, то конденсатор практически не заряжается. Необходимо, чтобы конденсатор "улавливал" такие импульсы

А сопротивление резистора и/или емкость конденсатора поменять? Попробуйте... Есть вероятность, что поможет...

[MrYuran]

А операционник уже никак не применить?
Вообще я не понимаю, чего хочет автор этого сочинения.
Хоть бы объяснил по человечески, ну или рисунок накидал, чё на входе и чё хочется на выходе. А то сиди гадай...

[maxim_P]

[quote name='MrYuran' date='May 21 2008, 11:20' post='414598']
А операционник уже никак не применить?
Вообще я не понимаю, чего хочет автор этого сочинения.
Хоть бы объяснил по человечески, ну или рисунок накидал, чё на входе и чё хочется на выходе. А то сиди гадай...
[/quote

Вообще нужно измерять дозу радиации. Конкретнее, ток фотодиода. Импульсы тока разные по амплитуде и длительности,соответственно доза тоже будет различной. поэтому нужно накапливать заряд до определенного уровня напряжения, который соответствует определенной дозе. Сначала импульсы тока преобразуются в импульсы напряжения с помощью операционника, а затем должно идти накопление заряда

Прикрепленные файлы

 untitled.bmp ( 1023.71 килобайт ) Кол-во скачиваний: 104

 

[Tanya]

Уважаемый автор! Может есть другие форматы кроме *.bmp?
Так в чем же проблема?

[Designer56]

Вообще нужно измерять дозу радиации. Конкретнее, ток фотодиода. Импульсы тока разные по амплитуде и длительности,соответственно доза тоже будет различной. поэтому нужно накапливать заряд до определенного уровня напряжения, который соответствует определенной дозе. Сначала импульсы тока преобразуются в импульсы напряжения с помощью операционника, а затем должно идти накопление заряда

Вообще-то, если включить фотодиод в режиме генератора тока- то тогда подключайте его вместо вх. резистора к инвертирующему интегратору на прецизионном ОУ- и все. Только ОУ должен быть прецизионным и в области пост. тока, и широкополосным, т.е. быстродействующим, если импульсы тока короткие.

[Tanya]

Только ОУ должен быть прецизионным и в области пост. тока, и широкополосным, т.е. быстродействующим, если импульсы тока короткие.

А если на вход конденсатор добавить, то требования к быстродействию снизятся...

[Designer56]

А если на вход конденсатор добавить, то требования к быстродействию снизятся...

В какое место?

[maxim_P]

Вообще-то, если включить фотодиод в режиме генератора тока- то тогда подключайте его вместо вх. резистора к инвертирующему интегратору на прецизионном ОУ- и все. Только ОУ должен быть прецизионным и в области пост. тока, и широкополосным, т.е. быстродействующим, если импульсы тока короткие.

Я как раз и подключаю к инвертирующему усилителю - интегратору. Получаю импульсы напряжения. Дело в том, что необходимо измерять токи в большом динамическом диапозоне (от единиц пикоампер до десятков наноампер). Получается, что при малых токах накопления заряда не будет, а при больших токах все в порядке. Проблема состоит имеено в том, чтобы накапливать заряд при малых токах
(пикоамперы)

[MrYuran]

при малых токах накопления заряда не будет, а при больших токах все в порядке. Проблема состоит имеено в том, чтобы накапливать заряд при малых токах
(пикоамперы)

При малых токах заряд также накапливается (а куда же ему деваться?), только выходной уровень будет другим.
Вам нужно либо менять коэффициент усиления входного каскада (переключать резистор в ОС), либо по-другому обрабатывать выход.
Может , АРУ поставить?
А если заряд совсем не копится, значит большая утечка на конденсаторе.

[Tanya]

В какое место?

Там написано...

[Stanislav]

Вообще-то, если включить фотодиод в режиме генератора тока- то тогда подключайте его вместо вх. резистора к инвертирующему интегратору на прецизионном ОУ- и все. Только ОУ должен быть прецизионным и в области пост. тока, и широкополосным, т.е. быстродействующим, если импульсы тока короткие.

Самое главное - входные токи и напряжение смещения нуля ОУ должны быть очень малы. А его быстродействие особой роли не играет, если весь процесс накопления занимает сколь-нибудь продолжительное время.
Кондёр должен быть взят также с малыми токами утечки и малой абсорбцией заряда. Выбирать нужно из плёночных или слюдяных (можно ещё NPO керамику попробовать, но она, по-моему, всё-таки хуже).

[Tanya]

Я как раз и подключаю к инвертирующему усилителю - интегратору. Получаю импульсы напряжения. Дело в том, что необходимо измерять токи в большом динамическом диапозоне (от единиц пикоампер до десятков наноампер). Получается, что при малых токах накопления заряда не будет, а при больших токах все в порядке. Проблема состоит имеено в том, чтобы накапливать заряд при малых токах
(пикоамперы)

DDC112 и иже с ними... Там же IVC102 и др...
А за какое время нужно помнить, копить?

[maxim_P]

При малых токах заряд также накапливается (а куда же ему деваться?), только выходной уровень будет другим.
Вам нужно либо менять коэффициент усиления входного каскада (переключать резистор в ОС), либо по-другому обрабатывать выход.
Может , АРУ поставить?
А если заряд совсем не копится, значит большая утечка на конденсаторе.

Не хотелось бы делать переключение резисторов. При малых токах он конечно будет заряжаться на микровольты, но мне еще надо отображать на индикаторе как-то этот заряд. Я 64 раза в секунду измеряю величину напряжения на конденсаторе с помощью АЦП, а потом суммирую эти значения и вывожу на индикатор суммарное значение напряжений за секунду. Сотни микроампер еще "видно", а вот ниже уже практически никакого изменения. Придется, наверное, более сложную схему делать

DDC112 и иже с ними... Там же IVC102 и др...
А за какое время нужно помнить, копить?

Накопление заряда - миллисекунды. А помнить - пока напряжение на конденсаторе не достигнет порогового

[Stanislav]

Я как раз и подключаю к инвертирующему усилителю - интегратору...

Ну, вот и привели бы схему. С указанием всех номиналов и типов элементов. 99% вероятности того, что Ваши траблы заключаются в некачественном её исполнении.

[maxim_P]

Ну, вот и привели бы схему. С указанием всех номиналов и типов элементов. 99% вероятности того, что Ваши траблы заключаются в некачественном её исполнении.

Вот схема. АЦП3 - измеряются малые токи. АЦП2 - измеряются большие токи. АЦП1 - накопление заряда.

Прикрепленные файлы

 circuit.bmp ( 1023.71 килобайт ) Кол-во скачиваний: 84

 

[Stanislav]

Вот схема. АЦП3 - измеряются малые токи. АЦП2 - измеряются большие токи. АЦП1 - накопление заряда.

Простите за напоминание, но схемы и рисунки лучше выкладывать в более удобоваримом формате, чем .bmp (например.gif), о чём уже писали выше. Не у всех есть хорошие сети.

По существу.
Схема Ваша довольно странная, если не сказать больше. Не вдаваясь в подробности, рекомендую послушать совета ув. Designer_56, и сделать для начала так:


Опер нужно брать с малыми входными токами, rail-to-rail; полевик для сброса - с малой утечкой затвора и канала в запертом состоянии (ни в коем случае не ключевой!). Кондёр, как я и писал, плёнка или слюда.
Такая схема будет собирать весь заряд, протёкший через диод, в конденсатор. Достоинством её является отсутствие токов утечки через диод; для этого опер должен иметь также малое смещение 0 (можно его и отбалансировать дополнительно по входу "+").
Если Вам нужно измерять ещё и токи, схему нужно немного модернизировать.

[proxi]

Подозреваю что катод диода нужно подключить к + опорнику например, ибо сама радиация
врядли наводит ЭДС в диоде ...поправте если ошибаюсь..

[DS]

Наводит, как и свет. Тут никакой разницы. А вот можно ли включать без смещения, при требовании 1000 кратного динамического диапазона, не факт - сие зависит от конструкции датчика.

[proxi]

Наводит, как и свет. Тут никакой разницы. А вот можно ли включать без смещения, при требовании 1000 кратного динамического диапазона, не факт - сие зависит от конструкции датчика.

По ходу вспомнил.. накачка, переход в зону проводимости..эффективней со смещением..

[Stanislav]

Наводит, как и свет. Тут никакой разницы. А вот можно ли включать без смещения, при требовании 1000 кратного динамического диапазона, не факт - сие зависит от конструкции датчика.

Мне кажется, что не только можно, но и нужно. Иначе обратный ток и утечки замучают - там же пикоамперы, а перспектива окунать датчик в жидкий гелий, или, на худой конец, азот, Автору темы может не понравиться. Быстродействие же здесь особое не требуется - достаточно перетащить весь заряд из диода в кондёр, что при виртуальном КЗ на входе будет производиться почти полностью.
Впрочем, смещение в пару милливольт, может, и не повредит... Считать лень. Только эффекту от него не будет особого.

Подозреваю что катод диода нужно подключить к + опорнику например, ибо сама радиация
врядли наводит ЭДС в диоде ...поправте если ошибаюсь..

Радиация - это тоже фотоны, которые могут взаимодействовать с электронными оболочками атомов. Рождение электрон-дырочных пар в зоне перехода и растаскивание их полем перехода всегда порождает ЭДС на выводах, так как на них появляются нескомпенсированные заряды.

По ходу вспомнил.. накачка, переход в зону проводимости..эффективней со смещением..

Что-то не то Вы, пожалуй, вспомнили.

Сообщение отредактировал Stanislav - May 22 2008, 21:59

[proxi]

Мне кажется, что не только можно, но и нужно. Иначе обратный ток и утечки замучают - там же пикоамперы, а перспектива окунать датчик в жидкий гелий Автору темы может не понравиться. Быстродействие же здесь особое не требуется - достаточно перетащить весь заряд из диода в кондёр, что при виртуальном КЗ на входе будет производиться почти полностью.
Впрочем, смещение в пару милливольт, может, и не повредит... Считать лень. Только эффекту от него не будет особого.

Радиация - это тоже фотоны, которые могут взаимодействовать с электронными оболочками атомов. Рождение электрон-дырочных пар в зоне перехода и растаскивание их полем перехода всегда порождает ЭДС на выводах, так как на них появляются нескомпенсированные заряды.
Что-то не то Вы, пожалуй, вспомнили.

Ну а что есть рождение электрон-дырочных пар, это и есть переход прежде связанных электронов в зону
проводимости или охота повтыкать...

[Stanislav]

Ну а что есть рождение электрон-дырочных пар, это и есть переход прежде связанных электронов в зону
проводимости или охота повтыкать...

А дырок куда?
Почитайте теорию фотоэффекта в полупроводниках, прежде, чем писать следующий пост здесь, иначе это на флуд сильно смахивает. И попробуйте разобраться, что будет с электрон-дырочной парой в зоне p-n перехода.
.................................................

2 maxim_P
Скажите, а как Вы собираетесь измерять токи в единицы пикоампер, да ещё делать накопление заряда, если входные токи выбранных Вами ОУ могут достигать 100 пА?

[Designer56]

По поводу малых вх. токов ОУ: есть в природе т.н. "пикоамперные ОУ со входом на ПТ, где имеется схема компенсации вх. токов утечки затворов. АД их раньше выпускала, сейчас не знаю. Кроме того, можно понизить реальные вх. токи ПТ ОУ методом понижения напряжения сток- затвор до 1-2 единиц вольт. Т.е., берете, например, ОУ, у которого вход выполнен на N- канальном ПТ и организуете ему ассимметричное питание, такое, что U+ чуть больше минимального значения с точки зрения рабочего диапазона синфазных сигналов. При этом, ессно, напряжения затвор- исток понижаются от значений ~15 В в штатном режиме до указанных величин. При заземленном источнике сигнала и его малом уровне, само собой. Если ОУ с P-канальными ПТ, то все наоборот.

[proxi]

Почитайте теорию фотоэффекта в полупроводниках, прежде, чем писать следующий пост здесь, иначе это на флуд сильно смахивает. И попробуйте разобраться, что будет с электрон-дырочной парой в зоне p-n перехода.

Уже достаточно того что Вы почитали..

[DS]

Уже достаточно того что Вы почитали..

Вообще говоря, зависит от параметров перехода. Ведь заряды могут и не добраться до электродов, а рекомбинировать, в отсутствии поля в i-области, например. Иначе бы без смещения все и всегда с фотодиодами работали. Кроме этого, при нулевом смещении обычно имеет место большая приведенная емкость, которая существенно ухудшает шумовые характеристики ТИ усилителя. Поэтому, не зная параметров конкретного датчика, сказать что будет лучше/хуже, нельзя.

По поводу малых вх. токов ОУ: есть в природе т.н. "пикоамперные ОУ со входом на ПТ, где имеется схема компенсации вх. токов утечки затворов. АД их раньше выпускала, сейчас не знаю.

Да их довольно много, стоят они недорого, не вижу здесь проблем.

Выбор ad8541 безусловно неадекватен.

[Designer56]

Опер нужно брать с малыми входными токами, rail-to-rail; полевик для сброса - с малой утечкой затвора и канала в запертом состоянии (ни в коем случае не ключевой!). Кондёр, как я и писал, плёнка или слюда.

Добавлю: ключ я бы сделал из двух последовательно-включенных ПТ, с резистором на землю в их общей точке.

[DS]

Добавлю: ключ я бы сделал из двух последовательно-включенных ПТ, с резистором на землю в их общей точке.

А смысл ?

[Designer56]

Радикально уменьшается утечка ч/з закрытый ключ.

[DS]

Радикально уменьшается утечка ч/з закрытый ключ.

Оно конечно да, но для миллисекунд, думаю, еще не актуально - пролезание импульса через затвор будет больше чем накопление на токе утечке канала. Особенно, если есть заземляемая подложка.

[Stanislav]

По поводу малых вх. токов ОУ: есть в природе т.н. "пикоамперные ОУ со входом на ПТ, где имеется схема компенсации вх. токов утечки затворов. АД их раньше выпускала, сейчас не знаю.

Сейчас и "фемтоамперных" полно. Только выбирать нужно аккуратно - другие характеристики могут оказаться никудышними.
Входы у них, кстати, делаются на МОП-транзисторах.

Добавлю: ключ я бы сделал из двух последовательно-включенных ПТ, с резистором на землю в их общей точке.

Оно конечно да, но для миллисекунд, думаю, еще не актуально - пролезание импульса через затвор будет больше чем накопление на токе утечке канала. Особенно, если есть заземляемая подложка.

Конечно, схему можно и нужно улучшать. Я только нарисовал эскиз, чтобы показать принцип, как это нужно делать в моём понимании. Уж больно у автора темы конструкция крива (без обид)...
Импульс сброса, кстати, особо не помешает. Просто на него нужно сделать поправку - и вуаля.

ЗЫ. Вообще-то, автор темы с 1 мс времени накопления, похоже, дал маху. Зачем тогда пикоамперы на фоне десятков наноампер измерять?

Сообщение отредактировал Stanislav - May 23 2008, 16:42

[Designer56]

С инжекцией заряда тоже придется бороться- никуда не денешься, но автору нужно копить заряд, насколько я понял, за достаточно большой промежуток времени, а сбрасывать его- перед очередным циклом. Емкость конденсатора при этом предполагается значительная, я думаю, хотя это зависит, разумеется, и от датчика и от проч. условий. Влияние инжектируемог заряда при этом может быть и не очень существенным, да и систему после сброса можно скомпенсировать по остаточному напряжению на выходе интегратора.

[Stanislav]

С инжекцией заряда тоже придется бороться- никуда не денешься,..

По-моему, особо не нужно. Её просто надо учесть - у Автора темы система пороговая: выросло напряжение на выходе до опеделённой величины - потом сбросил. Порог просто нужно сместить на необходимую величину - и всё. Кстати, эта она будет точно известна в каждом цикле - по окончании импульса сброса на выходе ОУ установится именно такое напряжение. Измерил, внёс поправку - и все дела. Правда, если делать ключ по Вашему рецепту, может понадобиться двуполярное питание.
Вот с утечками, действительно, побороться стОит. Там и топология платы должна быть соответствующая. А измерительные цепи иногда делают даже "на столбиках".

ЗЫ. Посчитал: при токе 10 пА заряд кондёра в 1 нФ до 2-х вольт будет происходить аж 200 секунд. Никакими миллисекундами и не пахнет. А ёмкость маленькую брать нежелательно - может ухудшится точность.

Сообщение отредактировал Stanislav - May 23 2008, 17:09

[Designer56]

Вот с утечками, действительно, побороться стОит. Там и топология платы должна быть соответствующая. А измерительные цепи иногда делают даже "на столбиках".

В этом случае без этого уже не обойтись. Мы применяли штырьки на фторопластовых основаниях, которые вклеиваютсяв плату. Вывод ОУ, конденсатора и ключа- объемным монтажем к этому штырьку.

Сейчас и "фемтоамперных" полно. Только выбирать нужно аккуратно - другие характеристики могут оказаться никудышними.
Входы у них, кстати, делаются на МОП-транзисторах.

Вот насчет этого я испытываю скептицизм- чтобы действительно гарантировать фА вх. токи ОУ, их нужно, как минимум, контролировать в производстве. А это само по себе весьма непросто. а стало быть, недешево. Т.е. это реализуемо, и определенные ОУ действительно этому соответствуют, но, думаю, не дешевые и далеко не в массе.

[Stanislav]

Вот насчет этого я испытываю скептицизм- чтобы действительно гарантировать фА вх. токи ОУ, их нужно, как минимум, контролировать в производстве. А это само по себе весьма непросто. а стало быть, недешево. Т.е. это реализуемо, и определенные ОУ действительно этому соответствуют, но, думаю, не дешевые и далеко не в массе.

Ну, это я для красного словца сказал. Токи там - десятки-сотни фемтоампер максимум. Например, AD549L - довольно старый девайс, но его до сих пор производят.

Я ошибся насчёт технологии. Счас посмотрел - у "рекордных" по входным токам ОУ на входе всё-таки полевики с p-n переходом. У МОП почему-то входные токи получаются бОльшими.

[Designer56]

Например, AD549L - довольно старый девайс, но его до сих пор производят.

Насколько помню, его делают только в военном варианте. И, разумеется, только в металле.

[DS]

ЗЫ. Посчитал: при токе 10 пА заряд кондёра в 1 нФ до 2-х вольт будет происходить аж 200 секунд. Никакими миллисекундами и не пахнет. А ёмкость маленькую брать нежелательно - может ухудшится точность.

При таком времени надо измерять - сбрасывать. Особенно, если облучение импульсное и можно привязаться по времени к импульсу. Тогда надо на порядки менее прецизионную схему городить. 200 сек при таких токах - для настоящих джедаев работа И тут уже и 1/f, и дрейфы, и еще много чего попрет - а вот ради чего - непонятно.

[alexkok]

Почитайте теорию фотоэффекта в полупроводниках, прежде, чем писать следующий пост здесь, иначе это на флуд сильно смахивает. И попробуйте разобраться, что будет с электрон-дырочной парой в зоне p-n перехода.

Темновой ток при нулевом смещении практически такой же как и при обратном смещении.
А для динамического диапазона смещение полезно.
Tак что я согласен с proxy насчет смещения.

Rail-Rail для данного случая не обязателен.
Параметры оу значительно ухудшаются при сигналах с уровнями земли или питания.
Рабочую точку лучше выбрать не нулевой а равной половине питания.
Это позволит применить компенсацию темнового тока.

В качестве ключа рекомендую КП303Е, знаю что их применяли в прецизионных интегрирующих вольтметрах. Хотя сейчас возможно есть и лучше.

Итого примерная схема:

[alexkok]

В этом случае без этого уже не обойтись. Мы применяли штырьки на фторопластовых основаниях, которые вклеиваютсяв плату. Вывод ОУ, конденсатора и ключа- объемным монтажем к этому штырьку.

Есть более технологичный способ - охранные кольца в каждом слое.
При напряжении смещения единицы - десятки микровольт этого достаточно.

[Stanislav]

Насколько помню, его делают только в военном варианте. И, разумеется, только в металле.

Ну, и нормально. На столбики легче ставить. Да и Автор темы с излучением каким-то работает. Так что применение такого опера может быть вполне оправданным, если денек хватает.
А купить - не проблема.
http://www.efind.ru/icsearch/?search=AD549L

Есть ещё неплохие кандидаты:
OPA129
LMC6001
Ну, и ващще фантастика:
LMP7721.

[Stanislav]

Темновой ток при нулевом смещении практически такой же как и при обратном смещении.

Да с чего бы это?
Может, стоит вспомнить формулу тока через диод:


Куда девать прикажете? И, особенно, его зависимость от температуры и от времени, по мере старения диода?
А вот в "моей" схеме темнового тока не будет вовсе. Потому, что разность потенциалов на выводах диода будет равна напряжению смещения ОУ, которую легко можно привести к 0В внешним подстроечным резистором (лучше всего, как я и писал, по входу "+" ОУ, но тогда потребуется ещё и отрицательный источник питания).

...А для динамического диапазона смещение полезно.
Tак что я согласен с proxy насчет смещения.

А я вот не согласен. Потому, что фоточувствительные диоды могут быть разными. Для p-i-n смещение необходимо, но и пикоамперные токи ими измерить невозможно, если в азот не окунать. А для обычных, с p-n переходом, смещение применять вообще нельзя.
Короче говоря, как написал ув. DS, всё от типа датчика зависит. Подождём, что автор темы по этому поводу сообщит.

...Rail-Rail для данного случая не обязателен.

Автор темы поставил условие: напряжение питание 3,3В.
Для такого питания rail-to-rail ОУ обязателен.

Параметры оу значительно ухудшаются при сигналах с уровнями земли или питания.
Рабочую точку лучше выбрать не нулевой а равной половине питания.

Ну, это понятно. Двуполярное питание лучше, кто б спорил. Или средняя точка.
Но полевик в последнем случае придётся поискать.

Это позволит применить компенсацию темнового тока.

Беда в том, что темновой ток при налисии обратного смещения имеет сильную зависимость от температуры. Поэтому, Ваше предложение выливается в необходимость сооружать для датчика ещё и термостат.
И схему Вашу, по тем же причинам, нельзя записать в разряд удачных.

В качестве ключа рекомендую КП303Е, знаю что их применяли в прецизионных интегрирующих вольтметрах. Хотя сейчас возможно есть и лучше.

Ещё порекомендую из отечественных КП305. Проверял сам: заряд, перенесённый на висящий в воздухе вывод затвора с помощью пальца, за сутки изменялся примерно на 10% в комнатных условиях. Думаю, утечки по воздуху были больше, чем через изоляцию затвора. Сопротивление запертого канала также очень велико: по результатам длительного измерения, оно составило более 10^12 Ом (точнее оценить при помощи примитивного оборудования не получилось - это ещё в студенческие годы было).
Применение транзисторов КП303Е вызывает большое сомнение. Нигде не нашёл ток утечки затвора. Сам из применял, и не думаю, что в запертом состоянии переход будет пропускать менее долей наноампера, но о пикоамперах там речь не идёт.

При таком времени надо измерять - сбрасывать.

Дык, автор темы этого и хочет, вроде.
Особого смысла в прерывистом измерении не вижу - те же бельцы, только в профиль.

...Особенно, если облучение импульсное и можно привязаться по времени к импульсу.Тогда надо на порядки менее прецизионную схему городить.

Ну, это, опять же, к maxim_P вопрос. Может, задачу сформулирует грамотно, тогда можно будет ответить определённо...

200 сек при таких токах - для настоящих джедаев работа

Это уж точно. Но и тема соответствующая. Жаль, что её автор пока ещё настоящим джедаем себя не ощутил.

И тут уже и 1/f, и дрейфы, и еще много чего попрет - а вот ради чего - непонятно.

Не волнует это всё, если утечки достаточно малы. Точность, как я понял по постам maxim_P, очень уж особенная не требуется, а выход опера, если кондёр достаточно велик, "никуда не денется" - там 100% обратная связь.

Есть более технологичный способ - охранные кольца в каждом слое.

Ну, это понятно.
Но на столбиках, видимо, делать всё равно придётся, если хотим измерять пикоамперы.

При напряжении смещения единицы - десятки микровольт этого достаточно.

О! Если речь идёт о таком смещении, то я даже не против.
Только толку от него - чуть.
Поле перехода, если не забыл, может составлять величину порядка десятков-сотен вольт на мм. Микровольты на этом фоне смотрятся весьма впечатляюще.
Тем более, что опер, предложенный Вами, имеет дрейф нуля до 7 мкВ/С.

Если же речь идёт о p-i-n приборах, то дрейфовая скорость носителей при таких напряжениях будет ничтожной, и рекомбинация носителей будет идти в полный рост, практически так же, как и без этих напряжений.

Уже достаточно того что Вы почитали..

Извините, пожалуйста, если я был не слишком корректен с Вами.

Немного по существу вопроса.
Фотоэффект существует в любом полупроводнике, чистом. Фоторезисторы на чистых полупроводниках и основаны.
Фотодиод задуман, как средство, повышающее отношение С/Ш по сравнению с фоторезистором. Там в зоне генерации зарядов существует сильное поле, которое растаскивает электрон-дырочные пары, не предоставляя большинству из них возможности соития.
Высокоэнергетический фотон способен вышибить электроны из оболочек нескольких атомов, грубо говоря. Поэтому, эффективность полупроводниковых детекторов по отношению к энергии поступающих фотонов должна расти. Я сам наблюдал появление микро-эдс, возникающую в обычном кремниевом диоде в пластмассовом корпусе с приближением его к радиоисточнику. А в обычных КД522 фотоэффект представлен в полный рост (нахрена их только в прозрачном корпусе делают? Стекло надо бы зачернить. Однажды засаду с этим поимел, пока не докумекал, что к чему...).
Есть детекторы, которые могут производить видимое в темноте глазом свечение даже при прохождении одного высокоэнергетического фотона.
Прошу прощенья за некоторый оффтоп.

[Axel]

Возвращаясь к теме... А если на входе включить преобразователь ток-напряжение, а за ним несколько параллельных интеграторов с разными постоянными - может полегче будет?

[DS]

Подитожу - если автору нужны более конкретные ответы, пусть подробно, насколько может, опишет приемник и источник излучения. Тогда можно будет говорить о том, поччему такой или иной способ лучше. Пока мы мажем вилами по воде.

[alexkok]

Да с чего бы это?
Может, стоит вспомнить формулу тока через диод:


Куда девать прикажете? И, особенно, его зависимость от температуры и от времени, по мере старения диода?
А вот в "моей" схеме темнового тока не будет вовсе. Потому, что разность потенциалов на выводах диода будет равна напряжению смещения ОУ, которую легко можно привести к 0В внешним подстроечным резистором (лучше всего, как я и писал, по входу "+" ОУ, но тогда потребуется ещё и отрицательный источник питания).

Вот Вам первая попавшаяся статья насчет темнового тока с картинками.
AN
а это из даташита на SFH 229 [attachment=21368:attachment]
Будете продолжать настаивать на нулевом темновом токе?

А я вот не согласен. Потому, что фоточувствительные диоды могут быть разными. Для p-i-n смещение необходимо, но и пикоамперные токи ими измерить невозможно, если в азот не окунать. А для обычных, с p-n переходом, смещение применять вообще нельзя.

А обосновать?

Автор темы поставил условие: напряжение питание 3,3В.
Для такого питания rail-to-rail ОУ обязателен.

Не нашел я такого условия, пример реализации условием в явном виде не является.

Ну, это понятно. Двуполярное питание лучше, кто б спорил. Или средняя точка.
Но полевик в последнем случае придётся поискать.

Если нет условия 3.3В, то и проблем с полевиком гораздо меньше.

Беда в том, что темновой ток при налисии обратного смещения имеет сильную зависимость от температуры. Поэтому, Ваше предложение выливается в необходимость сооружать для датчика ещё и термостат.

Ну это автор темы должен решать, если нужны параметры, то почему бы и нет.
В случае применения термостата на элементах Пельтье можно ещё и температуру несколько понизить, и тем самым, кроме стабилизации темнового тока ещё и значительно его уменьшить.
Если же это карманный индикатор, тогда да.
Автор ?

И схему Вашу, по тем же причинам, нельзя записать в разряд удачных.

Это ж набросок за пять минут, там кстати маленькая ошибочка: диод лучше между питанием и инвертирующим входом включить.

О! Если речь идёт о таком смещении, то я даже не против.
Только толку от него - чуть.
Поле перехода, если не забыл, может составлять величину порядка десятков-сотен вольт на мм. Микровольты на этом фоне смотрятся весьма впечатляюще.

Вы не поняли, это напряжение смещения операционника, а не диода.
Если охранное кольцо подключено к неинвертирующему входу и напряжение на инвертирующем входе отличается всего на десятки мкв, то ток утечки будет очень мал, единицы пикоампер.

[attachment=21368:attachment]

[DS]

Вот Вам первая попавшаяся статья насчет темнового тока с картинками.
AN
а это из даташита на SFH 229 [attachment=21368:attachment]
Будете продолжать настаивать на нулевом темновом токе?

А Вы его хоть читали ? В формуле 4, которая для случая V=0 темновой ток как раз и отсутствует.

[Tanya]

А Вы его хоть читали ? В формуле 4, которая для случая V=0 темновой ток как раз и отсутствует.

А зачем формулы читать? Вроде бы трезвым лицам и так должно быть ясно, что диод это не батарейка...

При таком времени надо измерять - сбрасывать. Особенно, если облучение импульсное и можно привязаться по времени к импульсу. Тогда надо на порядки менее прецизионную схему городить. 200 сек при таких токах - для настоящих джедаев работа И тут уже и 1/f, и дрейфы, и еще много чего попрет - а вот ради чего - непонятно.

Так и делается в DDC112 и т.п.
Еще добавить хочется, что чем меньше габариты конденсатора, тем меньше его разряд, вызванный тем же излучением...

[Designer56]

Есть более технологичный способ - охранные кольца в каждом слое.
При напряжении смещения единицы - десятки микровольт этого достаточно.

Не пройдет в случае интегрирования/усиления сверхмалых токов. Смещение- то мало действительно, но рядом со входами на плате существуют цепи с относительно высоким потенциалом- питание, выводы балансировки ОУ, например. И это на расстояниях, измеряемых в мм. Например, из практики: несмытые остатки флюса на плате вызывают смещение на выходе ОУ величиной ~10 мВ, если входные цепи имеют сопротивление порядка 1 МОм при напряжении питания всего 5 В!. На прошлой неделе в этом ещё раз убедился сам.

[DS]

Не пройдет в случае интегрирования/усиления сверхмалых токов. Смещение- то мало действительно, но рядом со входами на плате существуют цепи с относительно высоким потенциалом- питание, выводы балансировки ОУ, например. И это на расстояниях, измеряемых в мм. Например, из практики: несмытые остатки флюса на плате вызывают смещение на выходе ОУ величиной ~10 мВ, если входные цепи имеют сопротивление порядка 1 МОм при напряжении питания всего 5 В!. На прошлой неделе в этом ещё раз убедился сам.

Это на флюсе экономят. У Flux-Plusа как мнимум 100 мом на мм получается.

[Designer56]

Это на флюсе экономят. У Flux-Plusа как мнимум 100 мом на мм получается.

Нет, просто помыть как следует влом было... Пришлось грамм 200 спирта извести, вместо того, чтобы его по назначению использовать... Флюс остаточный на плате- это вообще плохо, какой бы он не был, хот канифоль. Никогда не известно точно, что с ним будет после нагрева.

Да и в случае идеально-чистой платы, абсорбируемая влага все равно создаст проблемы.

[VD46]

Подскажите, пожалуйста, кто-нибудь простенькую схему накопления заряда на конденсаторе. скорость заряда должна зависеть от входного импульсного сигнала. После снятия импульса, конденсатор должен удерживать заряд.

charge sensitive preamplifier, в Гугле много чего есть.
Например
http://www.ortec-online.com/electronics/preamp/intro4.htm

[maxim_P]

[quote name='Stanislav' post='415555' date='May 22 2008, 21:51']

Если Вам нужно измерять ещё и токи, схему нужно немного модернизировать.
[/quote]

Необходимо измерять еще и ток, помимо накопления заряда. По поводу выбора операционника - AD8541 не лучший для этих целей. Просто под рукой не было другого. Есть также условия по выбору ОУ: питание - 3.3 вольта, потребление не более 50 микроампер (питаться должен от батарейки).

2 maxim_P
Скажите, а как Вы собираетесь измерять токи в единицы пикоампер, да ещё делать накопление заряда, если входные токи выбранных Вами ОУ могут достигать 100 пА?
[/quote]

Если перевести в токи значения напряжений на выходе усилителей, то получается, что минимальный ток, который можно было зафиксировать - 4 пикоампера, максимальный 30 микроампер.

[Stanislav]

Вот Вам первая попавшаяся статья насчет темнового тока с картинками.
AN
а это из даташита на SFH 229 [attachment=21368:attachment]
Будете продолжать настаивать на нулевом темновом токе?

Предлагаю сначала определиться с терминами.
Под темновым током я подразумевал суммарный ток, который течёт через диод при отсутствии засветки. Если засветка ликвидирована полностью (фотоны на диод не поступают вовсе, и фотогенерация зарядов отсутствует), при наличии запирающего напряжения, темновым током будет обратный ток диода, который будет значительно более единиц пикоампер (надо смотреть конкретный прибор, чтобы сказать точнее). Ну, и утечки всякие, конечно.

...А обосновать?

Это не трудно. Только гадать на кофейной гуще не хочется - нужна определённость условия.

...Не нашел я такого условия, пример реализации условием в явном виде не является.
Если нет условия 3.3В, то и проблем с полевиком гораздо меньше.

Ну, это понятно. Я бы на месте Автора темы всё-таки инвертор напряжения сделал, если питание батарейное.

...Ну это автор темы должен решать, если нужны параметры, то почему бы и нет.
В случае применения термостата на элементах Пельтье можно ещё и температуру несколько понизить, и тем самым, кроме стабилизации темнового тока ещё и значительно его уменьшить.

Скажите, а за счёт чего Вы предлагаете его уменьшить?

Это ж набросок за пять минут, там кстати маленькая ошибочка: диод лучше между питанием и инвертирующим входом включить.

Не знаю, может, Вам и встречались фотодиоды с обратными токами при комн. температуре порядка 1 пА, а вот мне - увы.

Вы не поняли, это напряжение смещения операционника, а не диода.
Если охранное кольцо подключено к неинвертирующему входу и напряжение на инвертирующем входе отличается всего на десятки мкв, то ток утечки будет очень мал, единицы пикоампер.

Это понятно. Но тогда потребуется материал с героическими изолирующими свойствами, который, несомненно, будет стоить дорого. Не знаю, будет ли такое решение приемлемым.
На столбиках же сделать можно гораздо дешевле.

Так и делается в DDC112 и т.п.
Еще добавить хочется, что чем меньше габариты конденсатора, тем меньше его разряд, вызванный тем же излучением...

С кондёрами не всё ясно - при каких условиях работать будут. В целом, малогабаритные планарные плёночные кондёры имеют утечки на единицу ёмкости больше, чем выводные, видимо, из-за утечек по поверхности (они залиты плохо).
Не знаю, может, слюда для работы в условиях радиации будет лучше? Только, ПМСМ, если от радиации защитить электронику нельзя, пикоамперы никак не получатся.

[attachment=21368:attachment]

А о каком конкретно приборе идёт речь?
И, кстати, Вы там пикоамперы с наноамперами, часом, не перепутали?

Сообщение отредактировал Stanislav - May 26 2008, 21:15

[Designer56]

Вспомнилось- выпускался такой транзистор, КП307Ж, специально для зарядо- чувствительных усилителей с гарантированным током утечки затвора менее 0,1 нА при обратном напряжении сток-затвор 10В. Если организовать низкое напряжение сток- затвор, то можно ожидать улучшение на порядок.Лучше, конечно, 2П307.

[DS]

Не знаю, может, Вам и встречались фотодиоды с обратными токами при комн. температуре порядка 1 пА, а вот мне - увы.

Я применяю сие чудо от Hamamatsu, типичный ток 0.1 па, максимальный по паспорту 0.3 па (никогда не видел, всегда раза в 2-4 меньше) при 25 C и 2 V обратного смещения. Площадь элемента 0.0625 мм кв. Правда денег стоит.

[Designer56]

Его также хорошо вместо диода было использовать в пиковых детекторах длительного хранения.

[yrbis]

Вопрос к автору. А требуется радиационная стойкость самой схемы? при каких дозах будет работать ваш прибор?

[Stanislav]

Если перевести в токи значения напряжений на выходе усилителей, то получается, что минимальный ток, который можно было зафиксировать - 4 пикоампера, максимальный 30 микроампер.

Смотрю на Вашу схему из поста #20, и глазам своим не верю.
При токе ФД в 30 мкА напряжение на выходе левого нижнего ОУ было бы аж 1400В, а правого нижнего - целых 70 кВ.

Я применяю сие чудо от Hamamatsu, типичный ток 0.1 па, максимальный по паспорту 0.3 па (никогда не видел, всегда раза в 2-4 меньше) при 25 C и 2 V обратного смещения. Площадь элемента 0.0625 мм кв. Правда денег стоит.

Да уж, круто. Видимо, отбор делают, отсюда и цена.
Но площадь у него маленькая. Видимо, для сильного и сфокусированного облучения.
А какой конкретно прибор, если не секрет?

[DS]

Да уж, круто. Видимо, отбор делают, отсюда и цена.
Но площадь у него маленькая. Видимо, для сильного и сфокусированного облучения.
А какой конкретно прибор, если не секрет?

Нет, думаю, особо специальный кремний. Если бы был отбор - стоило бы уже как самолет. Это diod array с большими пикселями, общая фоточувствительная площадь 64 кв.мм. Ток утечки примерно в 10 раз меньше, чем у их же хороших фотодиодов - 1.6 па/кв.мм против 14 примерно.
С некоторыми ухищрениями можно на комнате секунду копить заряд на собственной емкости диодов.

[alexkok]

А Вы его хоть читали ? В формуле 4, которая для случая V=0 темновой ток как раз и отсутствует.

Equation (4)

I = - Isc

Не понял, поясните.

[DS]

Equation (4)

I = - Isc

Не понял, поясните.

И где тут темновой ток ?

[Stanislav]

Equation (4)

I = - Isc

Не понял, поясните.

Ну, это же фототок.

[alexkok]

Не пройдет в случае интегрирования/усиления сверхмалых токов. Смещение- то мало действительно, но рядом со входами на плате существуют цепи с относительно высоким потенциалом- питание, выводы балансировки ОУ, например. И это на расстояниях, измеряемых в мм. Например, из практики: несмытые остатки флюса на плате вызывают смещение на выходе ОУ величиной ~10 мВ, если входные цепи имеют сопротивление порядка 1 МОм при напряжении питания всего 5 В!. На прошлой неделе в этом ещё раз убедился сам.

Вы очевидно не в курсе , что есть охранное кольцо.
Охранное кольцо - это замкнутый контур вокруг входа, чуствительного к паразитным токам. Охранное кольцо подключается к низкоомному источнику с таким же потенциалом. Например, Ваш случай, 5В на соседней ноге. Если между входом и ногой питания проходит охранное кольцо, то весь ток утечки с 5В идет на охранное кольцо, а не на вход. А утечка на вход будет I = (Uк - Uвх)/R

И где тут темновой ток ?

Isc и есть темновой ток.
Темновой ток это ток вызванный любыми причинами кроме полезного сигнала.

[Stanislav]

Необходимо измерять еще и ток, помимо накопления заряда...
Есть также условия по выбору ОУ: питание - 3.3 вольта, потребление не более 50 микроампер (питаться должен от батарейки)...

Вот эскиз схемы, которая будет измерять и ток ФД. Она будет гораздо точнее предложенной Вами. Схема сброса доработана с учётом пожеланий Designer56. R1 должен быть небольшим - что-нибудь порядка 1 кОм или даже менее.



R2 и R3 выбираются исходя из требуемого диапазона токов и к-та преобразования ток-напряжение.

ЗЫ. Нет, немного неудачная схема. Завтра доработаю.

ЗЗЫ. Получить ДД измерителя 30мкА/4пА = 137 дБ при токе питания схемы 50 мкА - это под силу только тёмному повелителю ситхов.

[alexkok]

Ну, это же фототок.

надо ж отличать полезную составляющую от прочих.
От космического излучения Вы ж датчик никак не заэкранируете.

[Stanislav]

надо ж отличать полезную составляющую от прочих.
От космического излучения Вы ж датчик никак не заэкранируете.

Это понятно. Но речь идёт о том, чтобы избавиться от ненужной компоненты, не обусловленной космическим излучением. Космическое излучение даст фототок, гораздо меньший обратного тока всех мыслимых фотодиодов, и будет иметь форму редких импульсов.
А, может, maxim P его-то и ловить как раз собрался?
Ну, сами посмотрите, к чему стремится ток через диод при уменьшении запирающего смещения до 0В на диаграмме из Вашего же поста #48. Из неё видно, что темновой ток при не слишком высоких температурах практически полностью обусловлен именно обратным током через структуру. Да и при высоких последний доминирует.

Isc и есть темновой ток.

Это именно фототок, полезный или вредный, но фототок. Причина его - попадание фотонов на фотодетектор.

Темновой ток это ток вызванный любыми причинами кроме полезного сигнала.

Вот именно.

[alexkok]

Ну, сами посмотрите, к чему стремится ток через диод при уменьшении запирающего смещения до 0В на диаграмме из Вашего же поста #48. Из неё видно, что темновой ток при не слишком высоких температурах практически полностью обусловлен именно обратным током через структуру.

Для температуры +30^C - ток где-то 10пикоА.
30 - если носить в кармане.
Но надо учитывать объем датчика, у нас нет информации о реальном датчике.

Да и при высоких последний доминирует.

При +90 разница 0В и 20В около 10%. Доминирует?

[Stanislav]

Для температуры +30^C - ток где-то 10пикоА.
30 - если носить в кармане.
Но надо учитывать объем датчика, у нас нет информации о реальном датчике.

Я говорю о том датчике, который привели именно Вы, за отсутствием чего-либо ещё конкретного.
При температуре 25С обратный ток доминирует примерно в 30 раз над остальными.

При +90 разница 0В и 20В около 10%. Доминирует?

Вы неправильно интерпретируете логарифмическую шкалу.
По моим прикидкам, разница там примерно в 3 раза.

[alexkok]

Я говорю о том датчике, который привели именно Вы, за отсутствием чего-либо ещё конкретного.
При температуре 25С обратный ток доминирует примерно в 30 раз над остальными.

Не будем впадать в крайности - для 1В всего в 3 раза.
Я согласен что для дозиметров нулевого смещения вполне достаточно.
Просто у меня некоторый опыт в области передачи информации, а там работа со смещением предпочтительней. Там постоянный фон (темновой ток) легко отфильтровывается.

Вы неправильно интерпретируете логарифмическую шкалу.
По моим прикидкам, разница там примерно в 3 раза.

Согласен, но для 1В 5% .

Это именно фототок, полезный или вредный, но фототок. Причина его - попадание фотонов на фотодетектор.

В чем разница между тепловыми фотонами и прочими?

[alexkok]

Скажите, а за счёт чего Вы предлагаете его уменьшить?

Смотрите зависимость темнового тока от температуры на картинке с дэйташита.

Это понятно. Но тогда потребуется материал с героическими изолирующими свойствами, который, несомненно, будет стоить дорого. Не знаю, будет ли такое решение приемлемым.
На столбиках же сделать можно гораздо дешевле.

Совсем не обязательно.
Считаем:
- сопротивление 100МОм (не самый лучший случай) - согласны?
- напряжение смещения 20мкВ (не самый лучший случай) - согласны?
итого: 20мкВ/100МОм = 0,2пикоА - согласны?

А о каком конкретно приборе идёт речь?
И, кстати, Вы там пикоамперы с наноамперами, часом, не перепутали?

SFH 229
Скачайте сами и проверьте.

[Herz]

Я согласен что для дозиметров нулевого смещения вполне достаточно.
Просто у меня некоторый опыт в области передачи информации, а там работа со смещением предпочтительней. Там постоянный фон (темновой ток) легко отфильтровывается.

Так всё-таки: есть ли в фотовольтаическом режиме темновой ток или нет?

[Designer56]

Вы очевидно не в курсе , что есть охранное кольцо.
Охранное кольцо - это замкнутый контур вокруг входа, чуствительного к паразитным токам. Охранное кольцо подключается к низкоомному источнику с таким же потенциалом. Например, Ваш случай, 5В на соседней ноге. Если между входом и ногой питания проходит охранное кольцо, то весь ток утечки с 5В идет на охранное кольцо, а не на вход. А утечка на вход будет I = (Uк - Uвх)/R

В курсе я...Это штука тривиальная. Только на практике получается не всегда так, как в теории. Например, ток утечки по плате состоит не только и не столько из тока ч/з текстолит, большая его часть будет протекать через абсорбированную на поверхности влагу с растворенными в ней кислотами из окружающего воздуха и совсем не обязательно весь уйдет в охранное кольцо- часть пройдет мимо. В идеале, конечно, можно все смыть, высушить и покрыть водоотталкивающим лаком. Так и делают. Но при усилении малых токов лучше перестраховаться, чтобы не так сильно зависеть от качества этого процесса. Лучше сделать и кольцо, и штырь на тефлоне и лакировать, разумеется. Изготовители пикоаперных ОУ это давным- давно приводили в своих рекомендациях. И не зря.

Совсем не обязательно.
Считаем:
- сопротивление 100МОм (не самый лучший случай) - согласны?
- напряжение смещения 20мкВ (не самый лучший случай) - согласны?
итого: 20мкВ/100МОм = 0,2пикоА - согласны?

Повторюсь- верно, если считать ток только по текстолиту. В реальности сложнее- см. выше.

[maxim_P]

Вопрос к автору. А требуется радиационная стойкость самой схемы? при каких дозах будет работать ваш прибор?

Радиационная стойкость трабуется. Нижняя граница - желательно десятки мкЗв/ч. Верхняя - десятки Зв/ч.

Смотрю на Вашу схему из поста #20, и глазам своим не верю.
При токе ФД в 30 мкА напряжение на выходе левого нижнего ОУ было бы аж 1400В, а правого нижнего - целых 70 кВ.

Извините. Ошибся на три порядка. 30 нА.

[Tolyaha]

Подскажите, пожалуйста, кто-нибудь простенькую схему накопления заряда на конденсаторе. скорость заряда должна зависеть от входного импульсного сигнала. После снятия импульса, конденсатор должен удерживать заряд.

Изложу свои познания в области измерения радиации. Правда у меня датчиками были газоразрядные детекторы, но думаю ситуация родственная.
Проблемы следующие:
-уровень излучения изменяется в слишком больших пределах(милионы раз);
-необходимо отличать один вид излучения от другого.
При малых уровнях излучения используют зарядовый усилитель ЗУ и дискриминатор. При помощи зарядового усилителя, как например было ранее сказано,

charge sensitive preamplifier, в Гугле много чего есть.
Например
http://www.ortec-online.com/electronics/preamp/intro4.htm

из сигнала выделяют отдельные импульсы заряда и считают их количество, которое пропорционально уровню излучения (каждый импульс это реакция датчика на влетевшую в него частицу). Дискриминатор (компаратор с изменяемым уровнем) нужен для того чтобы вести подсчет только импульсов с зарядом необходимой величины. Амплитуда импульса на выходе ЗУ пропорциональна заряду (реакции датчика на чакстицу) для гамма одно, для нейтронов другое (полный спектр).
Интегрировать на кондере данные заряды помоему неимеет смысла, так как в моем например случае величина их составляла 0,1-1 пКл, время стекания 80 нс, а частота 1 - 1000000 Гц. Кроме нужных импульсов, есть и ненужные, которые могут дать ошибку измерения в разы, поэтому нужен дискриминатор, настраивая его мы подсчитываем только нужные.
Когда уровень излучения достиг 1000000 Гц и выше, импульсы начинают сливатся в сплошной (постоянный ток) и мы переходим к второму способу - не подсчитываем количество импульсов, а меряем уже постоянный ток, который уже имеет значительные величины и легко измеряется, и в его составе ненужные токи (от других частиц, шумы датчика, утечки и т.д.) уже составляют приемлемые доли.

[maxim_P]

Интегрировать на кондере данные заряды помоему неимеет смысла.

Дело в том, что мощность дозы - это не основная мера радиации. Важно измерять именно дозу радиации, которая со временем увеличивается. Например, вы находитесь в зоне радиации, у вас превышение фона допустим на 5 - 10 импульсов. в течение часа мощность дозы не будет меняться, а доза будет увеличиваться и показывать какой уравень радиации вы получили

[Tolyaha]

у вас превышение фона допустим на 5 - 10 импульсов. в течение часа мощность дозы не будет меняться, а доза будет увеличиваться и показывать какой уравень радиации вы получили

Вот именно в этом случае эти 5-10 импульсов в интеграле на фоне сотен тысяч остальных ненужных вовсе не будут почувствованы (как иголка в стогу сена), но они имеют амплитуду отличную, от ненужных и в моем случае будут посчитаны.
Может я конечно в чемто и неправ в Вашем случае, но в моем только так.

[maxim_P]

Вот именно в этом случае эти 5-10 импульсов в интеграле на фоне сотен тысяч остальных ненужных вовсе не будут почувствованы (как иголка в стогу сена)

В этом заключается задача - "почувствовать" эти импульсы и выдать дозу.

[DS]

Стоп. Так задача, похоже, несколько другая - у Вас детектор типа SPAD -т.е. каждая частица дает не эдектрон-дырочную пару, а импульс тока, я правильно понял ?

[Tolyaha]

Стоп. Так задача, похоже, несколько другая - у Вас детектор типа SPAD -т.е. каждая частица дает не эдектрон-дырочную пару, а импульс тока, я правильно понял ?

У меня именно заряд (определенное кол-во электронов), а у maxim P честно говоря незнаю, но думаю что нечто похожее.

А вобще досихпор не понятно про ФД. Я знаю про фотоумножители, счетчики, детекторы, а на фотодиоде честно не слышал.

[maxim_P]

У меня именно заряд (определенное кол-во электронов), а у maxim P честно говоря незнаю, но думаю что нечто похожее.

А вобще досихпор не понятно про ФД. Я знаю про фотоумножители, счетчики, детекторы, а на фотодиоде честно не слышал.

Фотодиод выдает ток, пропорциональный мощности излучения. В моем случае меряется имеено ток, а не импульсы, так как необходимо измерять большие мощности дозы (десятки Зв/ч). Это токовый режим включения фотодиода. А для импульсного необходимо смещение и желательно сцинциллятор для высокой чувствительности

[DS]

Фотодиод выдает ток, пропорциональный мощности излучения. В моем случае меряется имеено ток, а не импульсы, так как необходимо измерять большие мощности дозы (десятки Зв/ч). Это токовый режим включения фотодиода. А для импульсного необходимо смещение и желательно сцинциллятор для высокой чувствительности

При таком уровне радиации невозможно работать с теми токами, которые Вы хотите измерять.

[maxim_P]

При таком уровне радиации невозможно работать с теми токами, которые Вы хотите измерять.

Почему? Я с такими токами как раз и работаю.

[DS]

Почему? Я с такими токами как раз и работаю.

А Вы измеряли при этом токи утечки, входные токи ОУ и прочее ?

[Tolyaha]

Я так понимаю, что такое излучение толька для ядерной войны, ведь человек при таком излучении схватит годовую дозу за считанные секунды.

[maxim_P]

Я так понимаю, что такое излучение толька для ядерной войны, ведь человек при таком излучении схватит годовую дозу за считанные секунды.

Почему сразу для войны. Для специальных нужд,например, в АЭС, в лабораториях где проводятся исследования радиации, ее поведение

А Вы измеряли при этом токи утечки, входные токи ОУ и прочее ?

Токи утечки вроде не меняются. Или я ошибаюсь. Входные токи ОУ не мерял. А что будет?

[Tolyaha]

Токи утечки вроде не меняются. Или я ошибаюсь. Входные токи ОУ не мерял. А что будет?

10 Зв, если я правильно понимаю приравнивается к 1 крад. Получается что ваша аппаратура не должна больше суток протянуть в таких условиях без защиты. Агде вы берете излучение такого уровня?

[yrbis]

Радиационная стойкость трабуется. Нижняя граница - желательно десятки мкЗв/ч. Верхняя - десятки Зв/ч.

Когда ваша схема накопит 10^4 рад, поплывут входные токи ОУ(на порядки) и токи утечки МОП транзистора, МОП транзистор вообще самопроизвольно начнёт открываться. Т.е. схема работать стабильно будет не долго. У вас сравнительно небольшие дозы(у нас камеры до 10^8 рад держат), поэтому я бы поискал радиационностойкие микросхемы, МОП транзисторы вообще исключил бы. Хорошей стойкостью обладают полевые транзисторы(с одним pn переходом). Если подходящих микросхем не найдёте, то придётся проектировать схему на транзисторах(полевых и биполярных(с отбором))(ещё альтернатива лампы)) при этом при проектировании стоит учесть уменьшение усиления транзисторов раз в 10(с разбросом), температурную стабильность, увеличение входных токов раз в 10...Для дозы в 10^5 рад ИМХО наноамперы мерить заряжая ёмкость не получится никак.

[alexkok]

Так всё-таки: есть ли в фотовольтаическом режиме темновой ток или нет?

Зависит от материала диода, точнее от ширины запрещенной зоны.
Для кремния, согласно ссылкам в посте 48, темновой ток есть, для комнатной температуры естественно.
Для датчика обсуждаемого здесь данных о материале нет.

[DS]

Зависит от материала диода, точнее от ширины запрещенной зоны.
Для кремния, согласно ссылкам в посте 48, темновой ток есть, для комнатной температуры естественно.
Для датчика обсуждаемого здесь данных о материале нет.

Т.е. с помощью обычной кремниевой солнечной батареи можно построить вечный двигатель второго рода ?
Вы это, патентовать бегите, пока идею не украли.

[Stanislav]

Не будем впадать в крайности - для 1В всего в 3 раза.

Правильно, не будем.
Рекомендую прочитать, всё же, свои посты на эту тему, и условия, о которых Вы сами говорите.
Для меня, например, вопрос не стОит и выеденного яйца.

...Я согласен что для дозиметров нулевого смещения вполне достаточно.
Просто у меня некоторый опыт в области передачи информации, а там работа со смещением предпочтительней. Там постоянный фон (темновой ток) легко отфильтровывается.

А какое это имеет отношение к теме?
Здесь речь идёт о накоплении заряда. Вопросы передачи информации заслуживают рассмотрения в другом разделе.

Согласен, но для 1В 5% .

Согласны с чем? Что не можете на логарифмической шкале отличить 300% от 10%?
Для 5 же % у Вас глаз-алмаз, однако...

В чем разница между тепловыми фотонами и прочими?

Совершенно глупый вопрос.
Не хотелось писать об этом, но сами вынуждаете.
Налицо непонимание основных законов физики, и сущности графиков, которые Вы же сами приводите. А законы физики нам говорят, что система, находящаяся в тепловом равновесии, не способна производить внутри себя какую-либо энергию, выражаясь грубо.

Т.е. с помощью обычной кремниевой солнечной батареи можно построить вечный двигатель второго рода ?
Вы это, патентовать бегите, пока идею не украли.

По-моему, ув. alexkok не совсем понимает происходящих в диоде явлений. Правда, на это ещё накладывается некачественность приведённых Хонивеллом графиков.
Наличие тока через диод при повышенных температурах и нулевом смещении на нём элементарно объясняется термо-ЭДС, возникающей на контактах дивайса, при том, что измерительный прибор находится при более низкой температуре.
Если измерительный прибор и диод будут находиться в термодинамическом равновесии (иметь одинаковую температуру), накакого "темнового тока" при нулевом потенциале на диоде возникать, естественно, не будет.
Здесь Хонивелл, очевидно, круто лопухнулся. Впрочем, его доки вообще оставляют желать лучшего...

Извините. Ошибся на три порядка. 30 нА.

Всё равно непонятно.
При 30нА на выходе "правого" опера должно быть 70 вольт.

Смотрите зависимость темнового тока от температуры на картинке с дэйташита.

Не нужно говорить глупости по поводу того, чего Вы не понимаете.
Я спросил, чем Вы объясняете увеличение "темнового" тока при повышении температуры (или уменьшении его при понижении)? Причём, при наличии запирающего напряжения.

Проблемы следующие:
-уровень излучения изменяется в слишком больших пределах(милионы раз);
-необходимо отличать один вид излучения от другого.
При малых уровнях излучения используют зарядовый усилитель ЗУ и дискриминатор. При помощи зарядового усилителя, как например было ранее сказано,

из сигнала выделяют отдельные импульсы заряда и считают их количество, которое пропорционально уровню излучения (каждый импульс это реакция датчика на влетевшую в него частицу). Дискриминатор (компаратор с изменяемым уровнем) нужен для того чтобы вести подсчет только импульсов с зарядом необходимой величины. Амплитуда импульса на выходе ЗУ пропорциональна заряду (реакции датчика на чакстицу) для гамма одно, для нейтронов другое (полный спектр).
Интегрировать на кондере данные заряды помоему неимеет смысла, так как в моем например случае величина их составляла 0,1-1 пКл, время стекания 80 нс, а частота 1 - 1000000 Гц. Кроме нужных импульсов, есть и ненужные, которые могут дать ошибку измерения в разы, поэтому нужен дискриминатор, настраивая его мы подсчитываем только нужные.
Когда уровень излучения достиг 1000000 Гц и выше, импульсы начинают сливатся в сплошной (постоянный ток) и мы переходим к второму способу - не подсчитываем количество импульсов, а меряем уже постоянный ток, который уже имеет значительные величины и легко измеряется, и в его составе ненужные токи (от других частиц, шумы датчика, утечки и т.д.) уже составляют приемлемые доли.

Ну, еслиб задача была конкретизирована, тогда конечно...
DS уже предложил нечто подобное: накапливать заряд во время действия импульса и "спать" в остальное время. Для этого даже интегратор не нужен - достаточно дискриминатора, сглаживающего ФНЧ и относительно быстрого АЦП.
При повышении частоты импульсов, дискриминатор будет переводить схему измерения в непрерывный режим, и измерение тока будет производиться естественным путём.
Кстати, такой дискриминатор можно выполнить и в цифрЕ (80 нС - не такое уж малое время). Тогда из "аналога" останется только усилитель (возможно, логарифмический, для увеличения ДД), и АЦП, осуществляющий непрерывную выборку.
Однако, такая схема по точности измерения дозы будет принципиально хуже интегратора (на практике - возможно, и точнее получится).

Стоп. Так задача, похоже, несколько другая - у Вас детектор типа SPAD -т.е. каждая частица дает не эдектрон-дырочную пару, а импульс тока, я правильно понял ?

По поводу датчика Автор темы молчит, как партизан. Попробуй что-нить здесь посоветовать...
Схему доработаю пожже, ввиду её очевидной неактуальности здесь.

Фотодиод выдает ток, пропорциональный мощности излучения. В моем случае меряется имеено ток, а не импульсы, так как необходимо измерять большие мощности дозы (десятки Зв/ч). Это токовый режим включения фотодиода. А для импульсного необходимо смещение и желательно сцинциллятор для высокой чувствительности

А зачем Вам тогда нужна ещё и форма импульсов? Для удовлетворения любопытства?

Токи утечки вроде не меняются. Или я ошибаюсь. Входные токи ОУ не мерял. А что будет?

Ошибаетесь, причём глубоко.
В каждом p-n переходе при наличии жёсткого излучения начинается фотоэффект. И запертые переходы становятся проводящими. Утечки могут возрасти на несколько порядков, что может привести к появлению сквозных токов и выходу аппаратуры из строя. Кроме того, при накоплении дозы, как уже и говорили, оборудование просто "здыхает".
При такой интенсивности облучения полупроводниковую измерительную аппаратуру нужно тщательно экранировать. Пикоамперы при этом измерить всё равно вряд ли получится.

Сообщение отредактировал Stanislav - May 27 2008, 23:45

[alexkok]

Совершенно глупый вопрос.
Не хотелось писать об этом, но сами вынуждаете.
Налицо непонимание основных законов физики, и сущности графиков, которые Вы же сами приводите. А законы физики нам говорят, что система, находящаяся в тепловом равновесии, не способна производить внутри себя какую-либо энергию, выражаясь грубо.

Реальный фотодиод не является "системой, находящаяся в тепловом равновесии".
На него воздействует внешнее инфракрасное излучение. Если это излучение находится в области его спектральной чувствительности, генерируется фототок, который и будет темновым током. Так что никакого нарушения законов физики я не вижу.

По-моему, ув. alexkok не совсем понимает происходящих в диоде явлений. Правда, на это ещё накладывается некачественность приведённых Хонивеллом графиков.
Наличие тока через диод при повышенных температурах и нулевом смещении на нём элементарно объясняется термо-ЭДС, возникающей на контактах дивайса, при том, что измерительный прибор находится при более низкой температуре.

По-моему, ув. Stanislav не совсем понимает термоЭДС.
Две одинаковые термопары, имеющие одинаковую температуру и включенные встречно-последовательно дадут нулевую термоЭДС. Фотодиод, логично предположить, имеет одинаковые пары металлов для анодного и катодного выводов.

Если измерительный прибор и диод будут находиться в термодинамическом равновесии (иметь одинаковую температуру), накакого "темнового тока" при нулевом потенциале на диоде возникать, естественно, не будет.
Здесь Хонивелл, очевидно, круто лопухнулся. Впрочем, его доки вообще оставляют желать лучшего...

Лопухнулся, однако, не Хонивелл.

Т.е. с помощью обычной кремниевой солнечной батареи можно построить вечный двигатель второго рода ?
Вы это, патентовать бегите, пока идею не украли.

К сожалению запатентовать не получится.
Смотрите мой ответ Stanislavу.

Сообщение отредактировал alexkok - May 28 2008, 01:13

[Stanislav]

Реальный фотодиод не является "системой, находящаяся в тепловом равновесии".

О! Это надо записать.

...На него воздействует внешнее инфракрасное излучение. Если это излучение находится в области его спектральной чувствительности, генерируется фототок, который и будет темновым током. Так что никакого нарушения законов физики я не вижу.

Видимо, потому, что плохо изучали её в школе.
При тепловом равновесии тело излучает ровно столько же тепловых фотонов, сколько и принимает.
А теперь скажите, о каких таких тепловых фотонах Вы говорите, если корпус прибора закрыт от света? Вы вообще область спектральной чувствительности кремния себе как-нибудь представляете?

По-моему, ув. Stanislav не совсем понимает термоЭДС.
Две одинаковые термопары, имеющие одинаковую температуру и включенные встречно-последовательно дадут нулевую термоЭДС. Фотодиод, логично предположить, имеет одинаковые пары металлов для анодного и катодного выводов.

Это не так.
Читайте физику. В части контактной разности потенциалов металлов и металл-полупроводник. В последнем случае - с донорными и акцепторными примесями.
Кроме того, предположения об одинаковости металлов и одинаковости температур на выводах весьма сильны. Повторюсь: здесь имеет место некачественно проведённое измерение, при котором существует поток тепла от диода к измерителю по проводам.

Лопухнулся, однако, не Хонивелл.

Лопухи верят всему, что нарисовано, не удосуживаясь проверить на практике.

К сожалению запатентовать не получится.

Какая жалость...

[maxim_P]

10 Зв, если я правильно понимаю приравнивается к 1 крад. Получается что ваша аппаратура не должна больше суток протянуть в таких условиях без защиты. Агде вы берете излучение такого уровня?

По поводу времени "выживания" аппаратуры исследования не проводил. У нас есть специальное помещение, где содержаться источники большой активности.

Всё равно непонятно.
При 30нА на выходе "правого" опера должно быть 70 вольт.

При 30нА "правый" усилитель находится в ограничении. Напряжение меряется на выходе "левого" усилителя.

По поводу датчика Автор темы молчит, как партизан. Попробуй что-нить здесь посоветовать...
Схему доработаю пожже, ввиду её очевидной неактуальности здесь.

По поводу датчика - фотодиод Hamamatsu S10044.

А зачем Вам тогда нужна ещё и форма импульсов? Для удовлетворения любопытства?

Форма импульса мне не важна. Мне важно, чтобы прибор "улавливал" микросекундные вспышки света.

[Herz]

Зависит от материала диода, точнее от ширины запрещенной зоны.
Для кремния, согласно ссылкам в посте 48, темновой ток есть, для комнатной температуры естественно.
Для датчика обсуждаемого здесь данных о материале нет.

Впервые об этом слышу. Какой бы ни была ширина запрещённой зоны, она всё равно есть и отсутствие внешнего источника энергии не позволяет зарядам преодолеть барьер. В приведенном по Вашей ссылке документе (не очень удачном, на мой взгляд) это аксиома, кстати, никоим образом не опровергается. Путаница, видимо, как раз из-за понятия "темнота": классически под этим понимается отсутствие фотонов вообще, Вы же имеете в виду лишь отсутствие "полезных" фотонов, то есть излучения в интересующей области спектра.

[DS]

По поводу датчика - фотодиод Hamamatsu S10044.

Это же абсолютно для других целей фотодиод, с его помощью даже для света никто не меряет пикоамперы, а уж для радиации - тем более (он и не предназначен для работы в качестве детектора иогизирующего излучения). Кто додумался его применить, интересно ?

[Herz]

А я даже не нашёл такого, S10043 есть, а -44 на сайте Хамамацы не видать. Секретный?

[DS]

А я даже не нашёл такого, S10043 есть, а -44 на сайте Хамамацы не видать. Секретный?

Не, новый.

Прикрепленные файлы

 S10044.pdf ( 83.39 килобайт ) Кол-во скачиваний: 172