Utilisation des diodes à recouvrement brusque

NUCLEAR

INSTRUMENTS

AND

METHODS

3I

(I964) 68-70;

©

NORTH-HOLLAND

PUBLISHING

CO.

U T I L I S A T I O N DES D I O D E S A R E C O U V R E M E N T B R U S Q U E R. V A N Z U R K

Commissariat ~ l'Energie Atomique, D6partement d'fHectronique, Section d'Electronique Rapide, Grenoble (lsJre) Requ le 29 juin 1964

The a u t h o r points out the possibility to use the snap-off diode without involving its bias in the reverse direction. As applica-

tion, he gives an improvement of an amplitude discriminator circuit previously described.

1. Introduction

L'oscillogramme fig. 2 montre les signaux obtenus avec une diode SSA 550 et des valeurs de ID allant en croissant de gauche h droite (0-0.25-0.5-1-2 et 3 mA). On voit que l'impulsion bloquante est d'abord transmise /t l'oscilloscope /t travers la faible impedance

Depuis plusieurs ann6es, les diodes ~ recouvrement brusque 1) sont utilis6es pour l'61aboration d'impulsions tr6s br6ves (de l'ordre de quelques 10 -1° s). Les utilisations les plus connues concernent les oscilloscopes ~t 6chantillonnage, les g6n6rateurs d'impulsions br6ves et les calculatrices synchrones2). Une 6tude de cette derni6re application a 6t6 faite par B.E.SearZ). Toutefois, ~ notre connaissance, leur emploi s'est peu r6pandu en 61ectronique nucl6aire. Les circuits d6crits dans la litt6rature utilisent surtout le ph6nom~ne de recouvrement brusque en inverse de diodes initialement polaris6es dans la zone directeZ-4). Ceci n6cessite un circuit d'attaque capable d'assurer un saut de tension d'amplitude suffisante. Les essais que nous avons effectu6s sur plusieurs types de diodes ont montr6 que, pour la plupart d'entre elles (SSA 550 en particulier), il n'&ait pas indispensable d'entrainer la polarisation des diodes en inverse pour b6n6ficier de l'effet de recouvrement brusque. Le premier paragraphe indique quelques-uns de nos essais et le second une application ~t l'am61ioration d'un discriminateur rapide.

Fig. 2. Diode SSA 550.

V. : 100 m V / c m ; H. : 2.5 ns/cm.

2. Essais des diodes

Les essais ont 6t6 effectu6s 5. l'aide du montage repr6sent6 fig. 1, avec des impulsions ayant une amplitude de 400 mV, afin de simuler le couplage -y

l ii

[ IQoi) ]

Fig. 1. Montage. G ~ g6n6rateur h relais au Hg.

avec une diode tunnel. Le courant direct ID traversant la diode 6tait r6glable par une source de tension --V.

Fig. 3. Diode SSA 552.

68

V. : 100 mV/cm; H. : 1 ns/cm.

UTILISATION

DES D I O D E S A R E C O U V R E M E N T

pr6sent6e par la diode ( ~ 1 5 f2); apr~s un temps qui d6pend du courant direct et du courant inverse (ici pratiquement constant puisque l'amplitude de l'impulsion et l'imp6dance de la maille sont constantes), la diode se coupe brusquement, commutant le courant direct dans le circuit de l'oscilloscope. Les oscillogrammes fig. 3 et 4 montrent dans les m~mes conditions, mais pour des courants ID de 0, 0.5, 1, 2 et 3 mA,

Fig. 4. Diode F D 600.

V. : 100 m V / c m ; H. : 1 ns/cm.

les r6sultats obtenus respectivement avec une diode SSA 552 et une diode au silicium /t faible temps de rdcup6ration FD 600. L'examen des 3 oscillogrammes montre clairement que la diode SSA 550 est bien

BRUSQUE

adapt6e ~t la mise en forme d'impulsions de diode tunnel pour des dur6es de 2 /t 3 ns; nous l'avons retenue pour am61iorer un discriminateur d'amplitude.

3. Application fi un discriminateur d'amplitude rapide Dans un article pr~c6dentS), nous avions d~crit un discriminateur d'amplitude. Ce circuit n6cessitait, afin d'6viter les doubles d6clenchements, la mise en forme en dur6e des impulsions d'entr6e lorsque leur distribution en amplitude 6tait large. Cet inconv6nient est 6vit6 dans le circuit repr6sent6 fig. 5, off la mise en forme est assur6e au moyen d'une diode 5. recouvrement brusque dispos6e entre les deux diodes tunnel. Les oscillogrammes fig. 6 et 7 illustrent le fonctionnement du circuit. Le temps de r6solution en impulsions doubles est de 10 ns au seuil minimal (110 mV) et de 8 ns pour un seuil de 500 mV, la r6solution 6tant mesur6e en ajustant l'amplitude de la premiere impulsion 16g~rement au-dessus du seuil et celle de la seconde 1 dB au-dessus. Le circuit a 6t6 utilis6 avec un compteur /~ scintillations (56 AVP -- scintillateur plastique) et une source de Co 6°. Nous n'avons pas constat6 de ddclenchement multiple pour des impulsions d6passant d'un facteur 30 le seuil minimal. I1 est indispensable, avec une telle dynamique, que le c~blage comprenant le circuit d'anode et la derni~re dynode du photomultiplicateur, soit d6pourvu d'inductance parasite; on pourra ~tre amend fi mettre une cellule d'int6gration (RC ~ 2 ns) /t l'entr6e du circuit pour masquer des -12V 0.02211F

t560

qN

[

~.____~"Seuil"I !N2894

~

IN752

:0022 ~F :

0.022pF

ENTREE

1.1K

500 1.SK

P

Zc_50~

MA4121

50

L _

L

NI---

2N2415

33

39 DT1 220

t

1.8K

2~ 100

DT •

----•

22pF D SORTIE vers e m e t t e u r - s u i v e u r et amplilieat eur) 39

30cnl /

+6V

69

I+6V

L - 1.Scm Ill 7/10 P = Potentiom~tre miniature "Dralowid" (ajuster pour sensibilitd maximale sans d6clenchement multiple (~ 20 f~) DT 1 - IN3129 (RCA) DT 2 = TD253B (GE)

Fig. 5. Discrirninateur d ' a m p l i t u d e .

Zc=50~

70

R. VAN Z U R K

i

i

Fig. 6. Entr6e : trace inf6rieure, Sortie : trace sup6rieure Horizontal : 5 ns/cm, Vertical : 200 mV/cm.

Fig. 7. Entr6e : trace inf6rieure, Sortie : trace sup~rieure Horizontal : 2 ns/cm, Vertical : 200 mV/cm.

s u r - o s c i l l a t i o n s ; b i e n e n t e n d u , d a n s ce d e r n i e r cas, o n a u g m e n t e le t e m p s d e r 6 s o l u t i o n d u s y s t b m e d e d6tection.

1) J.L. Moll, S. Krakauer et R. Shen, Proc. I.R.E. 50, 1 (1962) 43. 2) p. Chow et J. Cubert, Electronics, 36 (1963) 42. 3) B.E. Sear, Proc. I.E.E.E. 51 (1963) 1215. 4) L.C. Drew, Electronics, 35 (1963)31. 5) R. Van Zurk, Nucl. Instr. and Meth., 16 (1962) 157.

R6f~rences