Главная -> Прохождение невидимых тепловых лучей 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 [ 88 ] 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132
емники излучения. 2. Длинноволновая туры фона 300 К. 20-9леыентные фотогальванические приемники на основе HgCdTe имеют следующие параметры: рабочая температура 77 К, спектральная область чувствительности 8... 11 мкм, площадь чувствительного элемента 10 * сма, расстояние между элементами 50 мкм, обнаружительная способность 5 ч 10* см X ХГц1/=/Вт, квантовая эффективность 20% [21]. В 1971 г. появились первые сообщения о промышленном производстве фотогальванических приемников на основе сплавов PbSnTe. Приемники охлаждаются до температуры 78 К и монтируются иа охлаждаемой площадке небольшого стеклянного дьюара с объемом азота, достаточным для работы в течение часа. Спектральная область чувствительности этих приемников 8.. 12 мкм, сопротивление 20... 150 Ом, обнаружительная способность 2 . 10 см , Гц1/2уВт, постоянная времени 1,5 t lO * с. Достигнут значительный прогресс в технологии фотогальванических приемников на основе Pbi a. Sux Те. Их обнаружительная способность доведена до 2 . 10 см - Гц1/2/Вт, а квантовая эффективность до 27%. Высокая однородность электрофизических свойств полупроводниковых материалов на основе сплавов РЬТе - SnTe делает их, по мнению иностранных специалистов, перспективными в разработке Многоэлементных приемников для тепловидения, где требуются одинаковые характеристики фотоприемников в пределах одной многоэлементной цепи. Созданные в настоящее время многоэлеметные фотогальванические приемники на основе PbSnTe имеют следующие параметры: число элементов 100, площадь элемента 100 X 100 мкма, ток через элемент ~ 200 мкА, вольтовая чувствительность не менее 80 В/Вт, обнаружительная способность 5 . 108 см . Гц /Вт, область максимальной чувствительности 8...9 мкм [21]. Высокое быстродействие и большая обнаружительная спо- собность фотогальванических приемников на основе Hgi-aCdxTe, Pbi-KSnTe и других материалов позволяет использовать их для обнаружения очень слабых сигналов, модулированных по высокой частоте. Наибольшее распространение они получили в системах лазерной связи и локации, основанных на использовании лазеров на СО (к = 10,6 мкм). Особую группу фотогальванических приемников излучения составляют приемники с продольным или латеральным фо-т о э ффектом. Суть этого эффекта состоит в том, что при неравномерном освещении р-п перехода наряду с поперечной э. д. с, возникающей между р-и п-областями, образуется фото-э. д. с, направленная вдоль перехода. Продольный фотоэффект на р-п переходе используют в так называемых координат-но-чувствительных приемниках, предназначенных для определения координат точки, в которой сфокусировано падающее излучение. Принципиальная схема координатно-чувствительного приемника изображена на рис. 6. 26, а; материалом, из которого он изготовлен, служит германий. В том случае, когда п-область между выводами освещена равномерно или когда сфокусированное в точку излучение находится в центре приемника, продольная фото-э. д. с. равна нулю. Смещение пятна остаточных аберраций на некоторую величину х относительно центра приемника (рис. 6.26, б) вызывает появление разности потенциалов (Jx между выводами А и Б. Зависимость величины продольной фото-э. д. с. от положения пятна показа-6.26, в. Аналитическое выражение этой зависимости следующее: где р - удельное сопротивление -области; I - тол- щина и-области; /ф - полный фототек. . При малых смещениях пятна справедлива приближенная формула: l-lx = pIфX/{яld). Если по краям приемника сделать не два, а четыре вывода (по взаимно перпендикулярным направлениям), то можно измерять две координаты пятна Рис. 6.26. Схема устройства координатно-чувствительного фотогальваинческого приемника (а), его геометрия (б) и характеристика (в): / - вывод; 2 - германиевая пластина <п-область); 3 - индиевый электрод. 4>ис. 6.27. Спектральные (а) и частотные (б) характеристики серийных плоскостных фотодиодов: ; - кремниевый; 2 - германиевый. t 0,4 0,8 1,г 1,0 К,мкм / 3 5 7 9 0 1,нГц изображения какого-либо теплоизлучающего объекта) относительно центра приемника. Следует заметить, что величина фототока /ф зависит от потока воспринимаемого излучения, поэтому выходной сигнал зависит не только от положения пятна, но и от мощности теплового излучения объекта. Чувствительность приемника излучения с продольным фотоэффектом достигает нескольких десятков вольт на ватт, линейный участок характеристики соблюдается при лг/й1 < 0,2, постоянная времени-единицы микросекунд. Вторым типом приемников излучения с р-п переходом являются фотодиоды- приемники, работающие в фотодиодном режиме. Они отличаются от фотогальванических приемников тем, что на них подается внешнее (запирающее) напряжение (рис. 6.24, б). Когда фотодиод не облучен и на р-п переход подано запирающее напряжение, через него течет небольшой ток, обусловленный неосновными носителями (электронами в р-области и дырками в и-области) полупроводника. При облучении фотодиода возникают пары электрон - дырка. Дырки диффундируют вглубь и, подойдя к р-п переходу, увлекаются в р-область. Возрастание количества неосновных носителей вызывает добавочное падение напряжения на нагрузочном резисторе R&. Различают три типа фотодиодов: точечные, плоскостные и поверхностно-барьерные. Точечный фотодиод выполнен в виде тонкой пластины монокристаллического германия с проводимостью р-типа, к которой присоединяют коллектор в виде металлического электрода из пружинящей вольфрамовой проволоки. При облучении внешней стороны пластины германия под острием коллектора образуется область диаметром 1 мм с проводимостью р-типа. Так образуется п-р переход. Вместо вольфрамового коллектора в точечном фотодиоде используют также каплю индия, образующую в монокристалле проводимость р-типа. Такие фотодиоды имеют высокую чувствительность на больших частотах в диапазоне длин волн 0,4... 1,0 мкм. Плоскостные фотодиоды имеют форму прямоугольных пластин размерами 1 X 1 X 3,5 мм. Наибольшая эффективность достигается при падении потока излучения в пределах нескольких десятых миллиметра от р -п перехода. Спектральные и частотные характеристики плоскостных фотодиодов приведены на рис. 6.27. Максимальная чувствительность соответствует длинам волн 1,5 мкм для германиевого и 0,7 мкм для кремниевого фотодиодов. Длинноволновая граница соответственно равна 2 и 1,2 мкм. При частотах модуляции до 7...8 кГц фотодиоды практически безынерционны; при частотах, превышающих 15 кГц, их чувствительность снижается вдвое по сравнению с режимом непрерывного излучения. Конструкция фотодиодов в пластмассовом и в металлическом корпусе показана на рис. 6.28. Высокую чувствительность имеют фотодиоды на основе InSb, InAs и HgCdTe. Так, например, лучшие образцы фотодиодов из InSb имеют максимальное значение обнаружительной способности, превышающее 1 S 10 см Гц1 Вт. Фотодиоды из HgCdTe при площади чувствительного элемента 2,6 10-2 ым2 имеют максимальную обнаружительную способность 1 Ю* см . Гц1/= /Вт при длине волны 12,5 мкм и внутреннее сопротивление 2 t 103 Ом; квантовая эффективность в широком интервале длин волн |
© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95 |