【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
提出一种用于表征光电探测器的测量方法。
技术介绍
技术实现思路
1、特定的实施方式的至少一个目的是提出一种用于表征光电探测器的改进的测量方法。
2、根据测量方法的至少一个实施方式，通过可变的电磁辐射照射待表征的光电探测器。
3、光电探测器在此例如是光电二极管或光电晶体管。在光电二极管的示例中，所述光电二极管例如通过负的偏置电压(vorspannung)运行，并且例如与欧姆电阻串联连接。
4、可变的电磁辐射例如是光，尤其在红外、可见或紫外光谱范围内的光，并且借助于照明元件产生。可变的电磁辐射所处的波长范围尤其能够与待表征的光电探测器相配合。这意味着，波长范围能够被选择为，使得所述波长范围处于待表征的光电探测器的最大灵敏度的范围内。可变的电磁辐射在此具有在时间上变化的辐射强度，优选具有周期和幅度固定的振荡。
5、根据另一实施方式，可变的电磁辐射借助于光电子半导体器件，例如发光二极管或激光二极管产生。在发光二极管的示例中，通过将电压施加到发光二极管上产生可变的电磁辐射，所述电压由恒定的部分和在时间上可变的部分构成。电压的在时间上恒定的部分用于在电流-电压特征曲线的线性范围内确定发光二极管的工作点。电压的在时间上可变的部分例如以固定的周期和幅度在时间上振荡，尤其具有正弦或矩形振荡的电压。
6、根据另一实施方式，待表征的光电探测器附加地通过第一电磁辐射照射，所述第一电磁辐射具有在时间上恒定的第一辐射强度并且借助于另一照明元件，例如发光二极管产生
7、根据至少一个实施方式，在光电探测器通过可变的电磁辐射和在时间上恒定的第一电磁辐射照射期间测量所述光电探测器处的第一输出信号。通过用可变的电磁辐射和在时间上恒定的第一电磁辐射共同地照射光电二极管产生的光电流在此例如引起在欧姆电阻处的压降，所述压降形成光电探测器的第一输出信号。
8、根据另一实施方式，光电探测器的输出信号借助于相敏整流器(也称为锁相(lock-in)放大器)来测量。将具有与可变的、在时间上振荡的电磁辐射相同的周期和相位的参考信号施加在相敏整流器的相应输入端上。例如，在发光二极管作为用于产生可变的电磁辐射的照明元件的情况下施加在所述发光二极管上的在时间上振荡的电压同时用作为参考信号。相敏整流器的工作方式在于，以高精度并且独立于其他频率或相位的信号分量，尤其独立于在时间上恒定的信号分量，仅测量具有与参考信号相同的频率和相位的输入信号的在时间上振荡的分量。在此处描述的用于表征光电探测器的测量方法的示例中，相敏整流器在此作用为窄带的带通滤波器并且仅放大光电探测器的输出信号的如下分量，所述分量具有与入射到所述光电探测器上的在时间上振荡的可变的电磁辐射相同的周期和相位。尤其地，在该实施例中，相敏整流器处的测量信号与光电探测器处的在时间上振荡的输出信号的幅度是成正比的从而与入射到光电探测器上的可变的电磁辐射的强度是成比例的。然而，测量信号和可变的电磁辐射的强度之间的正比仅对于线性的光电探测器得出。对于非线性的光电探测器的情况，相敏整流器处的测量信号的幅度也与第一电磁辐射的在时间上恒定的第一辐射强度相关，光电探测器通过所述第一电磁辐射附加地照射。
9、根据另一实施方式，在另一步骤中，通过具有在时间上恒定的第二辐射强度的第二电磁辐射照射光电探测器，所述第二辐射强度与第一辐射强度不同。优选地，在此使用与在用于产生第一电磁辐射的先前步骤中相同的照明元件来产生第二电磁辐射。这尤其意味着，第一和第二电磁辐射能够处于相同的波长范围内。在时间上可变的电磁辐射和在时间上恒定的第二电磁辐射在此同时照射待表征的光电探测器。
10、根据所述方法的至少一个实施方式，使用与在通过第一电磁辐射照射的情况下相同的方法来测量光电探测器处的第二输出信号。尤其地，在光电探测器处的第二输出信号的测量借助于相敏整流器进行。相敏整流器处的测量信号在此又与光电探测器处的第二输出信号的在时间上振荡的分量是成正比的从而与入射到光电探测器上的可变的电磁辐射的强度是成比例的。
11、在另一实施方式中，通过比较第一和第二输出信号的测量来确定待表征的光电探测器，例如光电二极管或光电晶体管的非线性。优选地，非线性以ppm百万分率为单位来说明，并且例如通过相敏整流器处的测量信号在第一测量和第二测量之间的差来确定，所述第一测量以在时间上恒定的第一辐射强度执行，所述第二测量以在时间上恒定的第二辐射强度执行。所述差除以参考值，例如第一或第二测量的测量信号，乘以10^6并且是光电探测器的非线性的量度，单位为ppm。如此确定的非线性例如能够作为流过照明元件的电流的函数描述，所述照明元件提供在时间上恒定的第一和/或第二电磁辐射。替选地，如此确定的非线性也能够描述为该照明元件的亮度的函数。然而，为此，需要照明元件的亮度的外部校准。在线性的光电探测器的情况下，相敏整流器处的测量信号与在时间上恒定的第一或第二电磁辐射强度无关。在非线性的光电探测器的情况下，相敏整流器处的测量信号与在时间上恒定的第一或第二辐射强度相关。因此，能够通过比较第一和第二输出信号的测量来确定光电探测器的非线性。
12、根据至少一个实施方式，用于表征光电探测器的测量方法包括以下步骤：
13、-通过可变的电磁辐射照射光电探测器，其中可变的电磁辐射具有周期和幅度固定的在时间上振荡的辐射强度，
14、-通过具有在时间上恒定的第一辐射强度的第一电磁辐射照射光电探测器，并且测量光电探测器处的第一输出信号，
15、-通过具有不同于第一辐射强度的在时间上恒定的第二辐射强度的第二电磁辐射照射光电探测器，并且测量光电探测器处的第二输出信号，
16、-通过比较第一和第二输出信号的测量来确定光电探测器的非线性。
17、在此描述的方法在此情况下尤其基于以下考虑。
18、在许多应用中，尤其在便携式设备中的生物监测应用中，高度线性的光电探测器是尤其重要的。通常，从便携式生物监测仪发出调制光，例如从发光二极管或表面发射激光二极管发出。例如，所述光在人类皮肤处或在人类组织中至少部分地反射并且部分地被吸收。经反射或透射的光通常由光电探测器，例如光电二极管测量。在此，由光发射器引起的调制的光电流在光电探测器中应与附加地射在光电探测器上的可能的背景照明无关。该背景光例如能够是阳光或人工室内照明。为了避免在至少部分地反射或透射的调制光的幅度中的测量误差，高度线性的光电探测器是所期望的。
19、用于确定光电探测器的非线性的测量方法是可行的，其中使用外部校准的照明元件。所述方法可能具有大的系统测量误差。在此，光电探测器通过外部照明元件的在时间上恒定的光强度来照射，其中能够预设具有限定的强度的不同的亮度。所述强度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于表征光电探测器(3)的测量方法，所述测量方法具有以下步骤：
2.根据上一项权利要求所述的测量方法，
3.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中所述可变的电磁辐射具有周期在0.0004秒和0.04秒之间的时间振荡。
4.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中所述可变的电磁辐射具有正弦形的或矩形的信号形式的时间振荡。
5.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中所述第一辐射强度或所述第二辐射强度等于零。
6.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中多于一次地执行对所述第一输出信号和所述第二输出信号的测量，并且对所述测量结果求平均。
7.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中从发光二极管(1)发射所述可变的电磁辐射，所述发光二极管在所述电流-电压特性曲线的线性范围内运行。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于表征光电探测器(3)的测量方法，所述测量方法具有以下步骤：
2.根据上一项权利要求所述的测量方法，
3.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中所述可变的电磁辐射具有周期在0.0004秒和0.04秒之间的时间振荡。
4.根据上述权利要求中任一项所述的测量方法，其中所述可变的电磁辐射具有正弦形的或矩形的信号形式的时间振荡。
5....
【专利技术属性】
技术研发人员：格尔德·普列兴格尔，
申请(专利权)人：艾迈斯欧司朗国际有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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