Столкнулись тут в одной разработке с интересным эффектом. В разработке используется фотоблок из фотодиода и светодиода, ловящий отражения сигнала от вращающегося шарика с рисунком полос (можно догадаться, что это гироскоп). Сигнал там получается практически синусоидальный. Причём, сама амплитуда сигнала особого значения не имеет, но вот фаза определённой гармоники ой как важна: два таких модуля измеряют разность фаз на противоположных сторонах от объекта и по ней определяется угол наклона шарика. Синус там 24 кГц. В чём проблема: при нагреве в диапазоне от 45 до 60 градусов (ну примерно где-то так) у многих фотодиодов (это точно не усилитель и не светодиод - проверено заменами и перестановками) наблюдается эффект искажения сигнала. Сигнал сбивается по фазе. Синус словно смещается вверх или вниз и начинается с другой точки (если найду осциллограммы - покажу). Скачками. Ниже и выше этих температур (до 80 проверяли) всё работает нормально. Фотодиод у нас не серийный, а сделан под заказ. На керамике напыление (это катод), на напыление приклеен электропроводным клеем кристалл, сверху от кристалла в двух точках сделаны отводы анода и подключены к ещё одному напылению. Используется в обратном включении при напряжении 15 В. Загадка: что может происходить с фотодиодом? Лавинный пробой? Туннельный пробой? Резкое изменение ёмкости переходов (а их там, видимо, штуки три по числу границ контакта полупроводника, клея и контактов - и это я ещё границы n+ и p+ не посчитал (если их сделали, а то могли и схалтурить))? Как вообще АЧХ и ФЧХ фотодиода зависят от температуры при обратном включении?
Вот что приходит в голову. Попробовать по наблюдать обнаруженный эффект на стенде Подключить фотодиод к характериографу, и посмотреть интересующую вас (рабочую) ветвь вольт амперной характеристики при разных температурах тестируемого фотодиода. Может, придется подсвечивать фотодиод разными постоянными уровнями, может эффект будет при комбинации напряжения и какого-то уровня облучения.
Судя по всему, от уровня освещения не зависит. У нас есть два разных усилителя. У одного усиление в 2 раза больше, чем у другого (он был сделан на замену старому). Соответственно, приходится уменьшать уровень светодиода. И эффект остаётся. Этот поганый эффект приводит к скачкам датчика угла (фаза-то прыгает).
Мало вероятно, тунельный эффект обычно проявляется на самом начале ВАХ при напряжении в пределах 120мВ.
Нет-ли там банального роста темнового тока, и (преждевременного) насыщения фотоприемника. При попадании на нелинейный участок характеристики фотоприемника, однозначно будет скачек фазы.
Там насыщения не происходит. И при нагреве выше 60 всё восстанавливается. Есть такая мысль. Но пока непонятно, как такое происходит.
Пишите производителю, и пусть он думает, если деталь не соответствует ТЗ. А то будем думать, а выяснится, что производитель палки не той системы впихнул. А быть может что угодно, вплоть до того, что компаунд, которым кристалл приклеен, подложка и сам кристалл имеют разный Ктр, кристалл гнет, емкость меняется.
Очень желательно построить стенд, и тщательно вылавливать и исследовать эффект. В качестве модулятора облучающего сигнала можно поставить вращающийся диск с отверстиями. Конечно, правильно связаться с разработчиком датчика, особенно если вы оба представители ФГУП. И к изделию с приемкой должен быть протокол испытаний. В процессе освоения множество параметров контролируется и регистрируется. (Так раньше точно было). Но уже сталкивался, что изделие с приемкой , а требуемый температурный диапазон за рамками ТУ.
В ТЗ нигде не написано, что не должно быть скачков сигнала. Там чувствительность, темновой ток, полоса пропускания и падение напряжения. То, что возможны ТАКИЕ искажения никто даже не предполагал. А так, да, мы их на этой неделе пригласили на демонстрацию с вопросами "а с хрена ли так?". Но подозреваю, они только руками разведут. Им надо идеи что поисследовать у них там подкинуть. Стенд уже собран. Вместо диска модулируется светодиод. Эффект тот же. Связались. Протокол испытаний есть. И всё в нём есть, кроме исследования фазы. В нашем случае температурный диапазон соответствует ТУ.
Наиболее ожидаемое, это рост времени восстановления с повышением температуры. Посмотреть осциллограмму легче всего при подаче прямоугольного тестового сигнала, вызывающего фототок.
Зачем вам решать чужие проблемы? Не работает фотодиод, ну пусть производитель и решает, вы уже достаточно убедительно показали что проблема в нем. И потом он что такой уникальный с какими особенностями,ч то нормальные фотодиоды нельзя применить? У вас ведь задача разработка устрйства , а не изучать косяки технологии фотодиодов ?
Он сделан под размер фотоголовки, где внутри фотоблок и плата усилителя. И всё это в маленьком размере. В своё время эти фотодиоды делал ФизТех в СПб на своих кристаллах. Сейчас делают они же, но на китайских (свои закончились). В общем, там много заморочек, чтобы серийные применить. Оптику делали в ЛОМО. Разработка начиналась в 90-е, отсюда элементная база и ряд решений, которые нужно сопровождать. Изменения будут стоить много-много миллионов рублей.
Осциллограммы. У нас есть старые и новые фотодиоды. На старых выглядело так: Это давало постоянное (!) смещение фазы на несколько секунд. На новых завтра сниму. Там что-то подобное, но даёт скачки. То есть, и старые и новые диоды обладают интересными эффектами.
Вот пусть производитель и научится диоды делать. А то наделают рукожопства, а ты его потом фикси. Диод работает некорректно - некорректно. Пусть сами и копают.
