Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2018, № 8 · PHYSICAL PROBLEMS OF ELECTRONICS

Влияние кинетики рекомбинации носителей тока на коэффициент нелинейных искажений амплитудного модулятора на основе фоторезисторного оптрона

B.N. Denisov1, I.A. Zazulin1, A.V. Shchelkunov1, D.V. Pyanzin1

1 Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва, 430005, Саранск, ул. Большевистская, 68, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2018.8.15 UDC 621.383.4, 621.382.2/.3 EDN YASRDN

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.

  • amplitude modulator
  • photoconduction
  • photoresistant optron
  • kinetics of photoconduction
  • coefficient of nonlinear distortions
  • balanced modulator
Аннотация (на русском)

Влияние кинетики рекомбинации носителей тока на коэффициент нелинейных искажений амплитудного модулятора на основе фоторезисторного оптрона

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.

For citation

Denisov B.N., Zazulin I.A., Shchelkunov A.V., Pyanzin D.V. Влияние кинетики рекомбинации носителей тока на коэффициент нелинейных искажений амплитудного модулятора на основе фоторезисторного оптрона // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.8.15

References

  1. Денисов Б.Н. Фоторезистор как многофункциональный элемент оптоэлектроники. Радиотехника и электроника, 2007,т.52, №4, с.509-512
  2. Денисов Б.Н., Беглов В.И., Нищев К.Н., Турышев В.Н. Передатчик с амплитудной модуляцией. Патент на полезную модель № 39240, Россия, МПК-7 Н 03 С 5/02. Подан 39.03.2004 г. Опубл. 20.07.2004 г., бюл. № 20
  3. Малышев В.А., Сапелкин С.В., Червяков Г.Г., Юхимец Е.А. Нелинейные преобразование сигнала модуляции света при квадратичной рекомбинации в фотоприёмнике.//Физика и техника полупроводников.-1993-T. 27, вып. 1.-С.179-182.
  4. Шевцов Э.А., Белкин М.Е. Фотоприемные устройства волоконно-оптических систем передач М.: Радио и связь, 1992.-224 с.
  5. Никишин Е.В., Базеев С.В., Пиксайкин В.О. Восстановление временной зависимости интенсивности света, частота модуляции корторой больше граничной частоты фотоприемника на основе кремния с глубокими рекомбинационными центрами. Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2018. №2. URL: http://jre.cplire.ru/jre/sep15/3/text.html.
  6. Аут И., Генцов Д., Герман К. Фотоэлектрические явления. М: Мир, 1980.-208 С.
  7. Прудников А.П., Брычков О.А., Маричев О.И. Справочник по высшей математике.-М.; Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1981-800 С.