Анализ работы усилителя – преобразователя света

Электролюминесцентный конденсатор может входить составным элементом в устройство, которое преобразует излучение с одной длиной волны в излучение с другой длиной волны или выполняет гомохроматическое (без изменения спектра) усиление светового потока. Схема, приведенная на рисунке 1.5, представляет собой элементарный оптрон с внутренней электрической связью, который питается переменным напряжением и ₀. Механизм преобразования излучения заключается в следующем: входной световой поток уменьшает сопротивление фотопроводника, что приводит к росту напряжения на электролюминофоре и увеличению его яркости свечения. Типичная передаточная характеристика такого устройства – зависимость выходной яркости от входной освещенности – приведена на рисунке 1.6.

Рис. 1.5. Схема оптрона – усилителя света; ФР – фоторезистор	Рис. 1.6. Передаточная характеристика преобразователя

Проведем анализ работы оптрона. Полную проводимость фоторезистора представим как сумму темновой и световой проводимостей

                                                     (1.15)

где   – коэффициент фоточувствительности, (Ом·лк)^-1;   – освещенность образца, лк; δ– коэффициент, равный 0,5–2. На рабочей частоте напряжения u ₀ фоторезистор представляет собой активное сопротивление. Поэтому

                                               (1.16)

где R _т – исходное сопротивление фоторезистора и R _ф– сопротивление его при освещении.

Используя схему рисунка 1. 5, запишем напряжения на конденсаторе и фоторезисторе в виде

,                                  (1.17)

где z _к – емкостный импеданс конденсатора, учитывающий емкости диэлектрика, люминофора (в том числе области пространственного заряда – ОПЗ).

Учитывая зависимость яркости конденсатора от приложенного напряжения (1.6), запишем выражение для выходной яркости оптрона через его параметры

              (1.18)

Коэффициент усиления света в оптроне представляется в виде

                                                      (1.19)

где L ₁ — яркость излучения ЭЛК до освещения фоторезистора.

Из выражений (1.18) и (1.19) следует, что L и k_Lзависят от входного потока излучения и параметров оптрона β, δ, L ₀, с, z _к, R _Т.

Если заданы параметры электролюминесцентного конденсатора и фоторезистора, то по полученным соотношениям рассчитываются характеристики усилителя. В настоящей работе решается обратная задача. На основе измеренных зависимостей L = f ()и k _L = f (), а также зависимости яркости излучения ЭЛК от напряжения определяются параметры оптрона.

Для высокочувствительного фоторезистора коэффициент δ 1. Величина z _к вычисляется по ВАХ конденсатора. Коэффициент с находится по наклону зависимости . Предэкспоненциальный множитель L ₀рассчитывается из той же характеристики при .

Для расчета коэффициента β воспользуемся выражением для u _ф, следующей из (1.16, 1.17):

(1.20)

При выводе (1.20) учитывается, что R _т» z _к. Поскольку u _ф = u ₀- u _к, то при малых   можно записать

.                        (1.21)

Если построить зависимость u _к/ u ₀= f (), то по наклону ее начального участка можно определить β z _к и, зная z_к, найти β.