[发明专利]一种频率型光电转换器、装置及方法

说明书

本发明公开了一种频率型光电转换器、装置及方法，频率型光电转换器包括方形基座、透光片、光频转换单元和金属盖板；光频转换单元固定于方形基座中；金属盖板和透光片分别与方形基座固定连接。本发明通过将光信号强度转换成频率信号，通过频率差快速获取光照强度，避免了暗电流对测量的影响。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体涉及一种频率型光电转换器、装置及方法。

背景技术

光电转换器是利用材料的光电效应制作而成的探测器，它主要利用光电效应将光信号转换成电信号。自光电效应发现至今，光电转换器件获得了突飞猛进的发展，已广泛应用于各行各业。

目前常用的光电效应转换器件有光敏电阻、光电池、光电倍增器、光电二极管、光电三极管等，这些光电转换器件都是基于半导体材料制成。光检测能力取决于材料的本征能带结构属性，例如吸收系数，并且取决于半导体结的几个特征，例如掺杂分布、结深度、隔离结构深度(LOCOS或STI)等。

光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器。光电池是把光能直接变成电能的器件，可作为能源器件使用。光电倍增管一般用来检测强度较弱的光信号，其性能主要由光阴极、倍增极和极间电压决定。光电二极管和光电三极管利用了PN结的反向特性，没有光照时，PN结反向电流极其微弱；有光照时，PN结反向电流迅速增大产生光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管或者光电三极管的电流发生变化。

当然，上述几种光电转换器件是将光信号转换成电流信号或者电压信号，也存在一定的缺陷和不足，比如：光敏电阻在强光照射下光电转换线性较差，光电驰豫过程较长，频率响应(器件检测变化很快的光信号的能力)很低。光电池的频率响应尤其是高频响应特性很差。光电倍增管主要用作微弱光信号检测，应避免强光直接入射。光电二极管和光电三极管都存在暗电流。暗电流必须预先测量，特别是当光电二极管被用作精密的光功率测量时，暗电流产生的误差必须认真考虑并加以校正。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种频率型光电转换器、装置及方法解决了现有光电转换器件存在暗电流的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种频率型的光电转换器，其特征在于，包括方形基座、透光片、光频转换单元和金属盖板；

光频转换单元固定于方形基座中；金属盖板和透光片分别与方形基座固定连接。

进一步地，方形基座的材料为陶瓷。

进一步地，光频转换单元包括：驱动电路和压电谐振式传感器；

压电谐振式传感器的输出端与驱动电路的输入端连接。

进一步地，方形基座的内部两侧长边方向从下至上均包括：第一层台阶、第二层台阶、第三层台阶和第四层台阶；

第一层台阶的踏面和第二层台阶的垂面构成的区域为方形基座底部的凹槽；驱动电路固定在凹槽中；凹槽底部的四个角的表面镀有金属层；第二层台阶的踏面镀有金属层，第二层台阶踏面的金属层与沿方形基座内壁到驱动电路的金属走线连接；压电谐振式传感器固定于第二层台阶的踏面；透光片固定于第三层台阶；第四层台阶分布于方形基座的四周，其踏面镀有金属层；第四层台阶与金属盖板固定连接。

进一步地，凹槽底部镀有金属层的四个区域分别与方形基座底部的4个角处的焊盘一一对应连接。

进一步地，驱动电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、接地电阻R4、电阻R5、接地电阻R6、接地电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、接地电容C5、电容C6、接地电容C7、接地电容C8、电容C9、接地电容C10、稳压二极管D1、晶振Y1、电感L1、电感L2、驱动芯片U1和三极管Q1；