УДК 621.383.4, 621.382.2/.3
ВЛИЯНИЕ КИНЕТИКИ РЕКОМБИНАЦИИ
НОСИТЕЛЕЙ ТОКА НА КОЭФФИЦИЕНТ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ АМПЛИТУДНОГО МОДУЛЯТОРА
НА
ОСНОВЕ ФОТОРЕЗИСТОРНОГО ОПТРОНА
Б.
Н. Денисов, Я. А. Зазулин, А. Н. Шелкунов, Д. В. Пьянзин
Национальный
исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва,
430005, Саранск, ул. Большевистская, 68
Статья поступила в редакцию
20 августа 2018 г.
Аннотация. В статье рассмотрены смесители
электрических сигналов, реализующие перемножение на основе фоторезисторного
оптрона. Приводятся результаты исследования нелинейных искажения в устройствах,
описанных выше, связанные с нелинейной кинетикой фоторезистора. Для повышения
точности измерений предложена запись в безразмерных величинах дифференциального
уравнения кинетики рекомбинации носителей тока, позволяющая упростить
использование результатов экспериментальных исследований. В качестве
безразмерной концентрации выбрано отношение концентрации свободных носителей в отсутствии
возбуждения светом к концентрации свободных носителей при возбуждении. Высокая
точность экспериментального измерения этой величины позволила повысить точность
рассчитанных и измеренных величин. В материалах статьи приведены результаты расчетов
экспериментальных исследований кинетики рекомбинации свободных носителей заряда
и нелинейных искажений фоторезистора, изготовленного на основе высокоомного
кремния. Получены соотношения для инженерных расчетов коэффициента нелинейных
искажений фоторезисторов с квадратичной рекомбинацией. Предложен способ исключения
нелинейных искажений модулирующего сигнала в амплитудном модуляторе на основе
фоторезисторного оптрона. Показана возможность создания балансного модулятора
на основе фоторезисторного оптрона, в котором отсутствуют нелинейные искажения
сигнала несущего информацию. Приведены экспериментальные данные расчетов и
осциллограмм сигналов с амплитудной и балансной модуляцией.
Ключевые слова: амплитудный модулятор,
фотопроводимость, фоторезисторный оптрон, кинетика фотопроводимости,
коэффициент нелинейных искажений, балансный модулятор.
Abstract. The article describes the mixers of electrical
signals that realize multiplication based on the photoresistor optocoupler. The
results of the study of nonlinear distortion in the devices described above,
related to the nonlinear kinetics of the photoresistor, are presented. To
increase the accuracy of the measurements, a notation was proposed in the
dimensionless quantities of the differential equation of the kinetics of
carrier recombination, which makes it possible to simplify the use of the results
of experimental studies. The ratio of the concentration of free carriers in the
absence of excitation by light to the concentration of free carriers upon
excitation is chosen as the dimensionless concentration. The high accuracy of
the experimental measurement of this value made it possible to improve the
accuracy of the calculated and measured values. The paper presents the results
of calculations of experimental studies of the kinetics of recombination of
free charge carriers and nonlinear distortions of a photoresistor made on the
basis of high-resistance silicon. Relations are obtained for engineering
calculations of the coefficient of nonlinear distortions of photoresistors with
quadratic recombination. A method for eliminating nonlinear distortions of a
modulating signal in an amplitude modulator based on a photoresistor
optocoupler is proposed. The possibility of creating a balanced modulator based
on a photoresistor optocoupler is shown, in which there are no nonlinear
distortions of the signal carrying the information. Experimental data of
calculations and oscillograms of signals with amplitude and balanced modulation
are presented.
Keywords: amplitude modulator,
photoconduction, photoresistant optron, kinetics of photoconduction,
coefficient of nonlinear distortions, balanced modulator.
Для цитирования:
Б. Н. Денисов, Я. А. Зазулин, А. Н.
Шелкунов, Д. В. Пьянзин. Влияние кинетики рекомбинации носителей тока на коэффициент
нелинейных искажений амплитудного модулятора на основе фоторезисторного оптрона.
Журнал радиоэлектроники [электронный
журнал]. 2018. №8. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/aug18/15/text.pdf
DOI 10.30898/1684-1719.2018.8.15