Светодиодный датчик апогея

Брат-2> Ты меня извини, но выводы твоих экспериментов вызывают сомнения.
Как уже заметил Xan, чтобы развеять твои сомнения, тебе лучше всего максимально точно повторить описанный выше эксперимент. Если, конечно, есть интерес. Не думаю, что полученные мной результаты имеют какую-то практическую ценность - просто захотелось разобраться, не более. Ну, и было приятно узнать, что реальное пробивное напряжение составляет аж пятьдесят с лишним вольт, против указанных в ДШ двадцати. Хотя, скорее всего, двадцать вольт - это в самых худших температурных условиях.

> Мне не понятно, почему ты не смог пробить статикой 7002
Скорее всего потому, что исток транзистора не был заземлён в тот момент, когда я касался вывода затвора пинцетом, держа его в наэлектризованной руке. Транзистор просто лежал на не очень чистой пластине гетинакса, окантованной по периметру заземлённым алюминиевым уголком.

> а я применял необходимые меры, впрочем, вероятно недостаточные.
Никаких антистатических мер. Обычный стол радиомонтажника. Столешница - пластина десятимиллиметрового гетинакса. Моё впечатление - транзистор совершенно дубовый к статике, что твой КТ315.

> При пробое статикой, совершенно очевидно, пробивной ток меньше твоих значений при эксперименте, но все мои транзисторы убились наповал.
Почему ты решил, что при статическом разряде ток меньше, чем в моём эксперименте? Напряжение статического разряда во много раз больше моих пятидесяти пяти вольт. Электрическая прочность перехода - та же. Ток статического разряда может быть мало чем ограничен, в отличие от моего эксперимента... Непонято мне твоё утверждение. Имхо разряд разряду - бооольшая рознь... Очень зыбкий способ сравнения.

> Как раз на основании твоей работы можно сделать вывод, что стабилитроны есть
Думаю, что всё-таки их там нет - в привычном нам виде. Имхо всё на уровне свойств применённых материалов... Но что-то утверждать и доказывать я, естественно, не берусь.

Non-conformist> разряд разряду - бооольшая рознь

Надо влезать в физику процессов пробоя (а еще надо знать - какого типа пробой).
Необратимое изменение среды (материала) происходит по превышении некоторой энергии, выделяемой в пробиваемом объеме. Но это слишком общее утверждение. "Один разогнавшийся электрон" может так расковырять решетку (кристаллическую, с сохранением изоляции), что последующие, рассеиваясь, выжгут все на фиг при гораздо меньшей напряженности поля. Еще два замечания: двуокись кремния не стекло - в смысле, не аморфный материал; с пробоями связано несколько квантовых проявлений - начиная с токов менее тысячи электронов в секунду через квадратный миллиметр, там эти вольты до одного места, вероятность ненулевая - и все.

Non-conformist>> разряд разряду - бооольшая рознь
Ckona> Надо влезать в физику процессов пробоя (а еще надо знать - какого типа пробой).
Точно.

Ckona> с пробоями связано несколько квантовых проявлений - начиная с токов менее тысячи электронов в секунду через квадратный миллиметр, там эти вольты до одного места, вероятность ненулевая - и все.

Нет, вольты там важны. Это хорошо было видно на примере УФППЗУ. Вероятность инжектирования растёт линейно до какой-то напряжённости поля, затем скачком возрастает, и ещё некоторое время растёт линейно, а дальше скачком возрастает вероятность выхода из строя.

При этом инжекция осуществляется при примерно одинаковой напряжённости поля, но в "толстых" техпроцессах эта напряжённость достигается при 27 вольтах, а в более тонких - уже при 12.

"Играя" программирующим напряжением и считая время (ну, или кол-во импульсов фиксированной длины) на перевод ячейки из стёртого состояния в записанное, легко можно видеть эти самые скачки вероятностей.

Non-conformist> http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PMV40UN.pdf
Смакетировал трёхтранзисторную схему светодиодного датчика апогея Брата-2, применив процитированный транзистор. Первое впечатление - работает хорошо. На Имраде такие продают по 3,50 грн. По моим расчётам ЛЮБОЙ экземпляр этого транзистора должен прекрасно чувствовать ЛЮБЫЕ ультраяркие синие светодиоды.

Планирую по быстрому оформить макет в транспортабельную конструкцию, чтобы можно было проверять работу схемы в сложных условиях, пока не сошёл снег.

Non-conformist> ... ультраяркие синие светодиоды.
А почему собственно ультраяркие? И почему синие?

Принимая во внимание многообразие источников светодиодов, да и многообразие самих светодиодов как таковых, нужно имхо с осторожностью судить о них по принципу "красный - плохо, синий - хорошо". Или "ультраяркий лучше, чем сигнальный".

Вот пример: сейчас вожусь с братской схемой, с филипсовским низкопороговым мосфетом PMV40UN. Отличный транзистор, правда три гривни стОит и затворная ёмкость 400 пФ. Но порог действительно весьма и весьма низкий.

Так вот, сначала к нему была подключена антипара из трёхмиллиметровых ультраярких синих светодиодов. Повертел - что-то не фонтан по чувствительности (я на люм. трубке дневного света проверяю). Секунд пять надо после переворота, чтобы затвор до порога зарядился от этой синей антипары.

Дай, думаю, перемеряю тестером все светодиоды, какие есть. Результат: красные пятимиллиметровые сигнальные (диффузные, с удлинённым корпусом из матового красного пластика) - абсолютные рекордсмены: по полвольта на сегодняшнем пасмурном небе! Уверенно, воспроизводимо - пять штук как один. Донор - блоки питания и ТЭЗы от ЕС-ок. Страна-производитель, судя по всему, Болгария. А современные их китайские аналоги (внешний вид неотличим, разве что ноги тоньше) - по 70 .. 80 мВ на том же пасмурном небе. Синие трёхмиллиметровые ультраяркие, прозрачный корпус (которые испытывались со схемой) - на пасмурном небе едва по 130 мВ нагребают. Вот тебе и вилка...

Запаял сейчас болгарскую красную антипару - да что ты... Земля и небо! Переворот под люминисцентной трубкой - практически мгновенное срабатывание, не говоря уже про окно. Буду испытывать на улице...

Non-conformist> Результат: красные пятимиллиметровые сигнальные (диффузные, с удлинённым корпусом из матового красного пластика) - абсолютные рекордсмены

Ты наверно забыл, почему я выбрал синие. Почитай:

Ты выбрал синие из условия максимальной разности "небо минус всё остальное"? Исходя из максимальной контрастности? Если так, то не забыл. Какое входное сопротивление у твоего тестера - у того, который фигурирует в приведённой тобой ссылке? В курсе, как измерить?

***
Проверю свою красную антипару на "небо-снег" в пасмурную погоду и при ярком солнце, если будет погода. А сейчас пока направляю на жёлтый дом, освещённый диффузным светом пасмурного дня - сигнал падает примерно в три раза.

Non-conformist> Ты выбрал синие из условия максимальной разности "небо минус всё остальное"?

Нет, не максимальная разница.
Только синие и УФ всегда от неба дают больше ЭДС, чем от земли. А другие могут давать больше от неба или от земли, в зависимости от условий.

У тестера входное сопротивление в районе 1 МОм.

Serge77> А другие могут давать больше от неба или от земли, в зависимости от условий.
Измерялись одиночные светодиоды, или составленные из них антипары?

1МОм - приличная нагрузка для светодиодов как светочувствительных датчиков. Результаты имхо могут прилично искажаться. Не знаю, может даже качественно. Не уверен.

Non-conformist> Измерялись одиночные светодиоды, или составленные из них антипары?

Я давным-давно измерял фототок синего при глядении им на разные поверхности.
И здесь выкладывал, и все эти цифирьки можно было сравнить.
В общем — большинство поверхностей ему кажутся очень чёрными по сравнению с небом.
"Что и требовалось доказать."

Если хочешь повторить, включай тестер на минимальное напряжение (0.2 В), он со своми входным сопротивлением будет мерить фототок (НЕ эдс). Если зашкалит, включи параллельно мегаом.
Надо брать именно ОТНОШЕНИЕ тока от неба к току от поверхностей.
Чем оно больше, тем диод пригоднее.
Независимо от абсолютных значений тока.

Моя "условно-болгарская" красная антипара на тестере (предел измерения 2В постоянного напряжения) даёт симметричный ± 1В относительно нуля при перевороте под равномерно серым, пасмурным небом. Четвёртый этаж, внизу снег и деревья (что-то типа сквера).

Не знаю, если истоковый повторитель на JFET'e между ней и тестером поставить (приблизить условия к реальным рабочим) - вольт несколько будет, я думаю... Уникальная чувствительность, я такой ещё не видел.

Xan>
Не свосем понятно, зачем усложнять. Я имею в виду измерения светочувствительности одиночных светодиодов. Если датчик - антипара, так и пытать имхо нужно антипару...

Я слабо представляю себе высокоомные/наноамперные (фото)электрические процессы в системе двух встречно-параллельных светодиодов, нагруженных на затвор мосфета. И именно поэтому считаю целесообразным не разбираться в этих тонкостях, которые далеко не всяким прибором рассмотришь, а просто измерить интересующие меня выходные параметры этой системы в сборе... ???

Non-conformist> Моя "условно-болгарская" красная антипара на тестере (предел измерения 2В постоянного напряжения) даёт симметричный ± 1В относительно нуля при перевороте под равномерно серым, пасмурным небом. Четвёртый этаж, внизу снег и деревья (что-то типа сквера).
Так ты подожди, пусть летом Солнце хорошо согреет грунт и листья на деревьях.
Тогда и сравнивай той же антипарой - откуда больше "красного" света: от синего неба или от нагретого грунта и запыленных листьев.

Non-conformist>

Надо, чтоб антипара видела небо и землю с максимальным контрастом.
Максимальный контраст — это максимальное отношение фототоков.
Если, например, красный даёт ток 1 мА и 0.5 мА, то отношение будет 2.
А синий даёт ток 100 нА и 2 нА, отношение будет 50.
Какой лучше для апогейного датчика?

Почему фототок? Температурная стабильность, воспроизводимость измерений? Куда он течёт? Перетекает из светодиода в светодиод? Но - перетекая - он ведь "выпадает" именно в виде ЭДС? Величина которой завязана на сопротивление p-n перехода, и потому термонестабильна? Если так, то имхо - странный подход... Непонятно...

Затворы мосфетов не потребляют тока, они управляются ЭДС... Не исказит ли это обстоятельство реальной картины: схемой (мосфетом) управляем посредством ЭДС, а измеряем зачем-то фототок... Получается, что измеряя фототок, и таким образом отвязываясь от термонестабильности, мы получаем "истинную" чувствительность кристалла, но одновременно - заведомо и сознательно - искажаем реальную картину работы схемы. Реальный-то датчик таки подвергается влиянию температуры!.. У него плывёт характеристика, изменяется внутреннее сопротивление, а вместе с ним изменяется и падение ЭДС - которое управляет нашим мосфетом... Так к чему нам термостабильный фототок, если схема управляется термоНЕстабильной фото-ЭДС?

***
Насчёт нагретых предметов - подождём лета; тут пока не о чем спорить. Если "условно-болгарская" антипара будет упорствовать, и покажет тот же или почти тот же перепад при перевороте, что и сейчас... Как я понимаю, худшими условиями для "красной" антипары будет пасмурное небо при плюс тридцати градусах?

Макет.

Non-conformist> Почему фототок? Температурная стабильность, воспроизводимость измерений?

Прилетел фотон, получился электрон. С некоторым кпд ("квантовый выход"), который от температуры зависит очень слабо, около процента на весь диапазон.
В антипаре как раз происходит сравнение (вычитание) фототоков.

Уже потом, когда один из фототоков победит, получается напряжение.

Величина напряжения определяется прямым падением на диоде при получившейся разности фототоков.
Зависит от материала и температуры.
Но знак напряжения зависит только от фототоков.


Non-conformist> Насчёт нагретых предметов - подождём лета

Никакие светодиоды тепла летнего не почувствуют.
На них влияют только видимый свет и немножко ближней инфры, которая не тепловая.

Xan> Величина напряжения определяется прямым падением на диоде при получившейся разности фототоков. Зависит от материала и температуры. Но знак напряжения зависит только от фототоков.
Ну так а я о чем... Берём антипару, измеряем ЭДС в стартовом и постапогейном положении. Получаем управляющий перепад ЭДС с учётом ВСЕХ перечисленных тобой факторов...

Xan> Никакие светодиоды тепла летнего не почувствуют. На них влияют только видимый свет и немножко ближней инфры, которая не тепловая.
Вот и я так думаю, что картина (существенно) не изменится. Это же не пирометр...

Non-conformist> Получаем управляющий перепад ЭДС с учётом ВСЕХ перечисленных тобой факторов...

Что-то я тебя не пойму.
Разговор, вроде, о выборе диапазона, красный или синий (зелёный, жёлтый...).

И большинство народа уже убедилось, что синий лучше.
И тут ты вдруг утверждаешь, что красный лучше.
Приводя при этом алогичный довод "у красного ток больше".

Non-conformist> Как я понимаю, худшими условиями для "красной" антипары будет пасмурное небо при плюс тридцати градусах?
Не пасмурное, а просто чистое небо, скажем, в 16 часов, когда Солнце под углом освещает землю.
Тучи как раз по рассеянному теплу и "вычисляются".

Что касается противоречия "фототок - фотоЭДС", тут надо учитывать физику и психологию.
Фототок пропорционален освещенности, имеем "прямо пропорциональные" измерения.
Когда фототоку некуда течь - полупроводник насыщается носителями, потенциал пропорционален логарифму освещенности. Физики плюются, тестеру (полевому транзистору) хорошо.
Чтобы прикинуть, где находится "промежуточное состояние" ток-ЭДС, надо знать площадь перехода.

Xan> Приводя при этом алогичный довод "у красного ток больше".
Но я ведь не измеряю ток, это ты про измерение фототока пишешь...

Я беру антипару, беру тестер, включенный на предел "2 В" постоянного напряжения, и измеряю итоговую фото-ЭДС, которую развивает на своём выходе собранная антипара. При этом автоматически учитывается и текущая температура, и разность антифототоков, и что-там-ещё. Потом переворачиваю антипару, и смотрю её фото-ЭДС в перевёрнутом положении. Вот и всё!

Где ты увидел логическую ошибку в моём утверждении: "антипара развивает один вольт при перепаде земля-небо два вольта + транзистор открывается полувольтом, а запирается нулём = антипара пригодна к использованию в датчике апогея"?

Ckona> Не пасмурное, а просто чистое небо, скажем, в 16 часов, когда Солнце под углом освещает землю.
Будет работать красная "якобыболгарская" антипара в таких условиях ничуть не хуже синей китайской. Не уверен, правда, но проверю - отпишусь конкретно.

Non-conformist> Будет работать красная "якобыболгарская" антипара в таких условиях ничуть не хуже синей китайской. Не уверен, правда, но проверю - отпишусь конкретно.

Ситуация один к одному как у меня, но только ранее и с зелеными светодиодами! Все было хорошо, пока не подошел к гаражным воротам, которые были окрашены серебрянкой! Зеленая пара дала ошибку, а синяя работала нормально. Вопросов больше не было!

Xan> И большинство народа уже убедилось, что синий лучше.
UV лучше.

Ckona>> Не пасмурное, а просто чистое небо, скажем, в 16 часов, когда Солнце под углом освещает землю.
Non-conformist> Будет работать красная "якобыболгарская" антипара в таких условиях ничуть не хуже синей китайской. Не уверен, правда, но проверю - отпишусь конкретно.

С точки зрения практики мониторинга земной подстилающей это не так. На эту тему уже писалось даже здесь с приведением референтных материалов. Именно в голубой части спектра цветовая температура неба и подстилающей имеют максимальный контраст. Blue LED имеет достаточно узкую полосу поглощения в области 420 нм, где излучение Солнца не так интенсивно. То есть условия работы прибора достаточно комфортны, так как динамический диапазон обнаружительной способности ещё достаточно широк. Red LED имеет полосу поглощения около 650 нм, которая может смещаться (есть статистика) в "красную" сторону добивая до 680-700 нм. А в этой области цветовые температуры подстилающей и Солнца начинают сближаться. Т.е. прибор загоняется в сектор некомфортной работы. Такой датчик обречёт ракету только на вероятностное спасение. То есть вероятность оперативного срабатывания на высотах близких к апогею будет сильно отличаться от почти 100%, как в случае применения уже отработанных селективных приёмников (blue LEDs). Кроме того отражение в красной области разных конструкционных материалов, которые используются в практике ER, достаточно высоко. В связи с этим возникает опасность нештатного срабатывания устройства на пусковой позиции при определённых углах засветки и переотражения от предметов и обьектов при подготовке ракеты к пуску. Да и вероятность срабатывания такого датчика в секторе малых скоростей у апогея также снижена. А инерция в 2-3 с уже чревата перенабором скорости и переходом в вертикальное падение. Со всеми вытекающими последствиями.