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.

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.

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

[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.

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.

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

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

Скажите, а за счёт чего Вы предлагаете его уменьшить?

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

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.

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.

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

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.

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.

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

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

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.

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.

Equation (4)

I = - Isc

Не понял, поясните.

И где тут темновой ток ?

Ну, это же фототок.

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


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

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.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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.

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.

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

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.

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

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.

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

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.

Согласен, но для 1В 5% .


В чем разница между тепловыми фотонами и прочими?

Смотрите зависимость темнового тока от температуры на картинке с дэйташита.

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?

SFH 229
Скачайте сами и проверьте.

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

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.


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

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



Извините. Ошибся на три порядка. 30 нА.

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,

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.

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

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.

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

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.

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.

Почему? Я с такими токами как раз и работаю.

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

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



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?

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.

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.

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.

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

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

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.

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...

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

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.

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).

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

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

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.

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. 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.

Лопухнулся, однако, не Хонивелл.



К сожалению запатентовать не получится.
Смотрите мой ответ Stanislavу.

О! Это надо записать.

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?

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.

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

Какая жалость...

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

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.

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 ?

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

Не, новый.