半导体偏压电路与半导体监测仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种半导体偏压电路与半导体监测仪，包括选频电路、升压整流电路与滤波电路；输入直流电U通过选频电路转化为频率为f0的交流电，并输出给升压整流电路；交流电通过升压整流电路转化为n倍于输入直流电U的直流电U0，n表示升压倍数；直流电U0通过滤波电路滤波后输出给半导体监测仪中的半导体探测器。本实用新型专利技术的半导体偏压电路使得半导体探测器件摆脱了对高频开关电源的依赖，可以实现将线性电源或低频开关电源的电压转化为能够驱动半导体探测器件工作的偏压，从而解决半导体探测器件受电磁干扰严重的问题。导体探测器件受电磁干扰严重的问题。导体探测器件受电磁干扰严重的问题。

【技术实现步骤摘要】
半导体偏压电路与半导体监测仪


[0001]本技术涉及半导体探测器件
，尤其对半导体探测器件提供偏压的电路。

技术介绍

[0002]半导体探测器件广泛用于核辐射监测与生物检测领域，如PIPS、金硅面垒、SI
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PM、Csl半导体探测器件。但是半导体探测器件必须要电源为其提供较高的偏压才能工作。目前，采用开关电源直接为半导体探测器提供偏压。开关电源所提供的偏压大小主要由开关频率决定，开关电源需要较高的开关频率(1MHz以上)才能为半导体探测器件提供较高的偏压。开关频率越高，空间辐射越强，电磁辐射越大，会对半导体探测器造成严重的干扰，影响半导体探测器的正常测量工作，探测结果不准确。

技术实现思路

[0003]针对上述技术的不足，本技术提供了一种半导体偏压电路，解决半导体探测器件受电磁干扰严重的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下：一种半导体偏压电路，包括选频电路、升压整流电路与滤波电路；输入直流电U通过选频电路转化为频率为f0的交流电，并输出给升压整流电路；交流电通过升压整流电路转化为n倍于输入直流电U的直流电 U0，n表示升压倍数；直流电U0通过滤波电路滤波后输出给半导体探测器。
[0005]优选的，所述选频电路为文氏电桥振荡电路，由RC串并联正反馈网络、电阻串联负反馈网络与运算放大器构成；RC串并联网络由RC串联臂与RC并联臂串联组成，电阻串联负反馈网络由两个串联电阻组成；RC串并联正反馈网与电阻串联负反馈网络并联；RC 串并联正反馈网络将输出反馈至运算放大器的正输入端，电阻串联负反馈网络将输出反馈至运算放大器的负输入端；选频电路所决定的频率
[0006]优选的，所述滤波电路为二倍压整流电路。
[0007]优选的，所述滤波电路为π型滤波电路中的RC型。
[0008]优选的，采用线性电源为选频电路提供输入直流电U。
[0009]本技术还提供一种半导体监测仪，包括半导体探测器，线性电源或开关频率 10KHz以下的开关电源通过上述的半导体偏压电路，向半导体探测器提供偏压。
[0010]与现有技术相比，本技术具有的优点包括：
[0011]1、开关电源具有体积小，重量轻与功耗低的优点，但是开关电源电磁辐射较大的问题是长期以来希望被解决的问题。半导体探测器件对电磁干扰非常敏感，现有技术需要采取屏蔽设施对开关电源进行屏蔽，但是，屏蔽设施的使用则削弱了开关电源体积小的优点，甚至超过了线性电源的体积。本技术的半导体偏压电路使得半导体探测器件摆脱了对高频开关电源的依赖，可以实现将线性电源或低频开关电源的电压转化为能够驱动半
导体探测器件工作的偏压。而线性电源或低频开关电源对半导体探测器件造成的电磁干扰大大小于高频开关电源(1MHz))造成的电磁干扰，因此解决了半导体探测器件受电磁干扰严重的问题。
[0012]2、文氏电桥振荡电路+二倍压整流电路+π型滤波电路的组合，减少元器件数量，缩小体积，降低成本，减少纹波干扰，提高抗干扰能力，降低功耗，十分适用于手持式、便携式装备。
[0013]3、频率f0的取值范围起到平衡纹波与辐射干扰的作用，避免频率f0过小导致纹波过大。
附图说明
[0014]图1为具体实施方式中半导体偏压电路的电路结构图；
[0015]图2为利用Mutisim模拟软件所得的选频网络输出电压的稳定震荡波形；
[0016]图3采用本具体实施方式中的半导体偏压电路的便携式气溶胶监测仪的检测信号效果图。
具体实施方式
[0017]一种半导体偏压电路，包括选频电路、升压整流电路与滤波电路；输入直流电U通过选频电路转化为频率为f0的交流电，并输出给升压整流电路；交流电通过升压整流电路转化为n倍于输入直流电U的直流电U0，n表示升压倍数；直流电U0通过滤波电路滤波后输出给半导体。
[0018]本具体实施方式中，选频电路为文氏电桥振荡电路，滤波电路为二倍压整流电路，滤波电路为π型滤波电路中的RC型，下面结合图1分别对其进行说明。
[0019]文氏电桥振荡电路，由RC串并联正反馈网络、电阻串联负反馈网络与运算放大器构成；RC串并联网络由RC串联臂与RC并联臂串联组成，RC串联臂由电阻R2与电容C1 串联而成，RC并联臂由电阻R1与电容C3并联而成；电阻串联负反馈网络由两个串联电阻R6、R3组成，R6＝2R3，使得运算放大器的放大倍数为3，放大倍数为3使得电路将一直不停的振荡下去，形成了平衡电桥。RC串并联正反馈网与电阻串联负反馈网络并联； RC串并联正反馈网络将输出反馈至运算放大器的正输入端，电阻串联负反馈网络将输出反馈至运算放大器的负输入端。
[0020]取R＝R1＝R2，C＝C1＝C3，则可实现选频电路所决定的频率通过调整RC 串并联正反馈网络的电容值与电阻值就可调整频率f0。频率f0会影响偏压的升降速度，频率低则升压速度慢，频率高则升压速度快。
[0021]取R＝R1＝R2＝10kΩ，C＝C1＝C3＝0.01μF，R6＝31kΩ，则频率f0：
[0022][0023]此时，选频网络输出电压的稳定震荡波形如图2所示。
[0024]电容C2、电容C4、二极管D1与二极管D2构成二倍压整流电路，其工作原理如下：
[0025]选频电路输出的频率为f0的交流电E在正半周时，二极管D1导通，二极管D2截止，交流电经过D1对电容C2充电，将电容C2充电到接近交流电E的峰值并基本保持不变。交流电E为负半周时，二极管D1截止，二极管D2导通。此时，电容C2上的电压与交流电E串联叠加，经二极管D2对电容C4进行充电，反复充电，电容C4的电压基本就维持在了
[0026]电阻R4、电容C5与电容C6组成了π型滤波电路，滤波原理如下：从二倍压整流电路输出的直流电U0首先经过C6的滤波，将大部分的交流成分滤除，经过电容C6滤波后的电压，再加到由电阻R4和电容C5构成的滤波电路中电容C5进一步对交流成分进行滤波，有少量的交流电流通过电容C5到达地线，将经过电容C5滤波后的直流电作为偏压提供给半导体探测器。
[0027]半导体偏压电路共有13个器件组成，主要为电阻、电容、二极管，价格低廉，唯一单路集成运放电路为通用器件，价格便宜，但是以上器件组成的供电电路可以实现半导体偏压的供给，在一个设备当中占据较重要的位置。
[0028]该半导体偏压电路应用在便携式气溶胶监测仪，移动气溶胶监测仪、生物气溶胶监测仪之上，通电后用示波器观察，结果表明偏压电路纹波低，功耗较低，探测器测量射线或生物信号都有较好的信噪比，更方便信号的处理。该半导体偏压电路用于便携式气溶胶监测仪的实际检测信号如图3所示，图3中箭头1所指示的基线的宽度较窄，说明探测信号受到的干扰较小。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体偏压电路，其特征在于：包括选频电路、升压整流电路与滤波电路；输入直流电U通过选频电路转化为频率为f0的交流电，并输出给升压整流电路；交流电通过升压整流电路转化为n倍于输入直流电U的直流电U0，n表示升压倍数；直流电U0通过滤波电路滤波后输出给半导体探测器。2.根据权利要求1所述的半导体偏压电路，其特征在于：所述选频电路为文氏电桥振荡电路，由RC串并联正反馈网络、电阻串联负反馈网络与运算放大器构成；RC串并联网络由RC串联臂与RC并联臂串联组成，电阻串联负反馈网络由两个串联电阻组成；RC串并联正反馈网与电阻串联负反馈网络并联；RC串并联正反馈网络将输出反馈至运算放大器的正输入端，电阻串联负反馈网络将输出反馈至运算放大器的负输入端；选频电路所决定的频率3.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏院，彭昭旭，
申请(专利权)人：重庆建安仪器有限责任公司，
类型：新型
国别省市：