1 Ãberblick über die Sensorik
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Seite 178<br />
354 6.6 Bipolare optische Halbleitersensoren 6.6.3 Ortsauflösende bipolare Halbleitersensoren 355<br />
6.6.3 Ortsauflösende bipolare Halbleitersensoren<br />
Die bisher besprochenen optischen Sensoren konnten zwar <strong>die</strong> Anwesenheit und<br />
Stärke einer optischen Strahlung detektieren, in nur eingeschränktem Maß aber den Ort,<br />
an dem eine gebündelte Strahlung (z. B. aus LEDs oder Lasern) auftrifft (Ausnahme:<br />
Sensorarrays wie in Abschnitt 6.5). Ein einfaches Verfahren hierfür läßt sich ableiten,<br />
wenn <strong>die</strong> Größe einer Photospannung oder eines Photostroms monoton abhängt vom<br />
Abstand zwischen dem Ort der Entstehung und der Lage vorgebener Spannungselektroden<br />
(Bild 6.6.3-1).<br />
Bild 6.6.3-2<br />
Signalauswertung bei einem linearen ortsauflösenden Sensor (nach [3.48]): Die<br />
Auswertung erfolgt über <strong>die</strong> elektronisch gebildete Funktion (1)<br />
Das Meßverfahren läßt sich auf zwei Dimensionen ausdehnen (Bild 6.6.3-3).<br />
Bild 6.6.3-1<br />
Ortsauflösende Messung einer punktförmigen Lichtquelle (LED, Laser, nach<br />
[3.48]):<br />
a) Fällt der Laserstrahl am Ort x einer langausgedehnten Photodiode auf, dann<br />
entsteht dort <strong>die</strong> Photospannung. Bei einem Abgriff am Ort der Elektroden A und<br />
B vermindert sich <strong>die</strong> Photospannung um den Wert des Spannungsabfalls über<br />
der p-Schicht, entsprechend werden <strong>die</strong> dort gemessenen Ströme I A und I B verkleinert.<br />
b) Ersatzschaltbild von a):<br />
Die Größe der Ströme I A und I B hängt ab von dem Verhältnis der Widerstände<br />
R A und R B , <strong>die</strong> ihrerseits durch den Ort x festgelegt werden<br />
Ein geeignetes Maß für den Ort der Lichtquelle ist <strong>die</strong> zusammengesetzte Funktion<br />
<strong>die</strong> stark vom Ort x der Lichtquelle, weniger stark aber von der Bestrahlungsstärke der<br />
Lichtquelle und der Empfindlichkeit des Sensors abhängt. Die Funktion (1) läßt sich direkt<br />
elektronisch erzeugen (Bild 6.6.3-2).<br />
Bild 6.6.3-3<br />
Zweidimensionale ortsauflösende Messung einer punktförmigen Lichtquelle<br />
(nach [3.48])<br />
a) Aufbau des Sensors (links) mit zwei Auswerteschaltungen analog zu Bild<br />
6.6.3-2<br />
b) Linearität der Positionsmessung.