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.

[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.

[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?

[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:

[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.

[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...