Преобразователь температуры вчастоту

Сеюз Советских Социалистических Реслуолик1) Дополнительно вт. свид-в Кл 2 б 01 К 7/14 2) Заявлено 18.10.74 (21) 2068170/18-10 с присоединением заявки23) Приоритетпубликовано 30.03.7 судэрствеииыи комитет овета Министров СССР 53) УДК 536.531(088.8) летеньло делам изооретеии ытии та опубликования описания 09,07.7 72) Авторы изобретения А. Я. Вуль, И. И, Сайдашев, Н. М, Тищенко, А,и Ю, В. ШмарцевОрдена Ленина физико-технический институт им, А к 71) Заявите(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕ ого и с Изобретение относится к области т нических измерений и предназначено д образования температуры в послед ность электрических импульсов.Известны преобразователи температуры в частоту, содержащие чувствительный элемент, светодиод, фотоприемник оптически связанный с светодиодом, электронную схему на транзисторах, состоящую из последовательно включенных ключевого устройства, мультивибратора, балансного каскада.Однако такие преобразователи имеют малый диапазон измеряемых температур и низкую чувствительность.В предлагаемом преобразователе фотоприемник, являющийся одновременно чувствительным элементом, выполнен на основе структуры с и+и (р+р)-переходом и включен в базовую цепь транзистора ключевого устройства, причем контакты к чувствительному элементу расположены на и+ (р+)-слое, а светодиод включен в эмиттерные цепи транзисторов балансового каскада.Благодаря этому возможно расширение диапазона измеряемых температур и повышение чувствительности.С целью упрощения конструкции, фотоприемник изготавливают из пленки арсенида галия и-типа, нанесенной на подложку из полу- изолирующего арсенида галия, а светодиод ПЕРАТУРЫ В ЧАСТОТУ выполнен на основе р - и-перехода на арсениде галия,На фиг, 1 показана принципиальная электрическая схема преобразователя; на фиг, 2изображен чувствительный элемент.Преобразователь содержит фотопрпемник 1,одновременно являющийся чувствительнымэлементом, светодиод 2, ключевое устройство,состоящее из усилителя, собранного на тран 10 зисторах 3, 4, транзисторного ключа на транзисторе 5, ждущего мультивпбратора натранзисторах 6, 7 с времязадающей цепочкой,состоящей из элементов 8, 9, балапсного каскада на транзисторах 10, 11; источник 1215 опорного напряжения, источник 13 питания,резисторы 14 - 31 эмиттерных, коллекторных ибазовых цепей,Чувствительный элемент представляет собойдвухслойную структуру, состоящую из и.(р+)20 слоев 32 и и(р)-слоев 33 и контактов 34, 35,Преобразователь работает следующим образом,На границе и+-слоев 32 и и-слоев 33 двухслойной структуры чувствительного элемента2 о возникает и+а-переход, Освещение )г+-слояприводит к изменению концентрации электронов гг+-слое, а следовательно к измене ппо сопротивления и+-слоя.Бремя т установления равновесн состоя 30 пия электронов, а следовательно корость508687 Составитель В, Куликов Текред Г. Андреева едактор Т, Рыбалов Корректор Л, Орлов аказ 1951/2 Изд.1347 Тираж 790 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СС по делам изобретении и открытий 113035, Москва, )К, Раушская наб., д, 4/5одписно ография, пр. Сапунова, 2 изменения сопротивления, экспоненциально зависит от температуры(где То - , 1.О" сек;:.ЬЕ - величина энергетического барьера на переходе, которая зависит от выбора матерна. ла структуры и может составлять от сотых долей до единиц электронвольт;й - постоянная Больцмана;Т - температура.В исходном состоянии сопротивление и+- слоя велико. При включении питания падение напряжения на нем превышает величину опорного напряжения источника 12, при этом открывается транзистор 5, ждущий мультивибратор переходит во временноустойчивое состояние, импульс напряжения с коллектора транзистора 7 поступает на балансный каскад, через светодиод начинает течь ток. Возникающее излучение фотодиода приводит к уменьшению сопротивления и" -слоя структуры и следовательно к уменьшению падения напряжения на нем, Транзистор 5 закрывается опорным напряжением источника 12. После окончания импульса, длительность которого определяется времязадающей цепочкой 8, 9, схема возвращается в исходное состояние, ток через светодиод.при этом равен нулю, пока сопротивление а+-слоя не достигнет порога срабатывания.Таким образом, устройство генерирует последовательность импульсов, частота следования которых, определяется скоростью изменения сопротивления а+-слоя структуры к равновесному значению после освещения,Применение структуры из арсенида галия упрощает конструкцию, поскольку в этом случае светодиод и фотоприемник могут быть выполнены методами планарной технологии в одном монокристаллическом блоке,10 формула изобретения 1, Преобразователь температуры в частоту,содержащий чувствительный элемент, светодиод, фотоприемник, оптически связанный с светодиодом, электронную схему на транзисторах, состоящую из последовательно включенных ключевого устройства, мультивибратора, балансного каскада, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона изме ряемых температур и повышения чувствительности, фотоприемник, являющийся одновременно чувствительным элементом, выполнен на основе структуры с и+и (р+р)-переходом и включен в базовую цепь транзистора ключе вого устройства, причем контакты к структуре расположены на и+ (р+)-слое, а светодиод включен в эмиттерные цепи транзисторов балансного каскада.2. Устройство по п. 1, отличающееся 30 тем, что, с целью упрощения конструкции, фотоприемник выполнен из пленки арсенида галия а-типа, нанесенной на подложку из полу- изолирующего арсенида галия, а светодиод выполнен на основе р - а-перехода на арсени де галия.