МЕНЮ


Фестивали и конкурсы
Семинары
Издания
О МОДНТ
Приглашения
Поздравляем

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ


  • Инновационный менеджмент
  • Инвестиции
  • ИГП
  • Земельное право
  • Журналистика
  • Жилищное право
  • Радиоэлектроника
  • Психология
  • Программирование и комп-ры
  • Предпринимательство
  • Право
  • Политология
  • Полиграфия
  • Педагогика
  • Оккультизм и уфология
  • Начертательная геометрия
  • Бухучет управленчучет
  • Биология
  • Бизнес-план
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Банковское дело
  • АХД экпред финансы предприятий
  • Аудит
  • Ветеринария
  • Валютные отношения
  • Бухгалтерский учет и аудит
  • Ботаника и сельское хозяйство
  • Биржевое дело
  • Банковское дело
  • Астрономия
  • Архитектура
  • Арбитражный процесс
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Административное право
  • Авиация и космонавтика
  • Кулинария
  • Наука и техника
  • Криминология
  • Криминалистика
  • Косметология
  • Коммуникации и связь
  • Кибернетика
  • Исторические личности
  • Информатика
  • Инвестиции
  • по Зоология
  • Журналистика
  • Карта сайта
  • Матричные фотоприемники

    наилучшее выполнение ими функций преобразования и сканирования.

    в) оптроны.

    Оптроном называется такой оптоэлектронный прибор, в котором имеются

    источник и приемник излучения с тем или иным видом оптической и

    электрической связи между ними, конструктивно объединенные и помещенные в

    один корпус.

    В электронной схеме оптрон выполняет функцию элемента связи, в одном

    из звеньев которого информация передается оптически. Это основное

    назначение оптрона. Если между компонентами оптрона создать электрически

    обратную связь, то оптрон может стать активным прибором, пригодным для

    усиления и генерации электрических и оптических сигналов.

    Принципиальное отличие оптронов как элементов связи заключается в

    использовании для переноса информации электрически нейтральных фотонов, что

    обуславливает ряд достоинств оптронов, которые присущи и всем остальным

    оптоэлектронным приборам в целом. Хотя у оптронов есть, разумеется, и свои

    недостатки.

    Оптронная техника базируется на достижениях в области физики и

    технологии излучателей и фотоприемников.

    1. Фотодиод p-i-n типа

    В кремниевом p-i-n –диоде , который является одним из наиболее

    распространенных фотодетекторов , толщина i-области составляет примерно

    50 мкм , а слоя p+ -- всего 3 мкм . При освещении такого диода светом с

    длинной волны (= 0,9мкм ( от GaAs-излучателя ) x*=30 мкм и около 80% света

    поглощается в i- слое. Следовательно ,практически все фотоэлектроны и дырки

    возникают в i- слое ,и быстродействие диода определяется временем (I их

    пролета через i- слой . Дрейфовая скорость электронов в кремнии сначала

    растет с увеличением напряженности поля , а затем испытывает насыщение при

    U d ??5?106 см/с. В этихусловиях время пролета

    (I =50?10-4 см/5?106 см/с=10-9 с,

    а время (д ,определяемое диффузией электронов из p-области или дырок из n-

    области ((д > (I ) , не играет существенной роли.

    В общем случае следует учитывать еще одну составляющую (RC

    постоянной времени , связанную с сопротивлением R и емкостью C цепи . При

    малом сопротивлении нейтральных областей диода ,а также внешней цепи , при

    широком переходе (зарядовая емкость p-n- перехода C~d-1 , а d~?U) имеет

    (RC < (I . Обнаружительная способность кремниевых фотодиодов достигает

    значения 1?1013 см ?Гц1/2 ?Вт -1 (?=1 мкм , Т=300 К)

    .[pic]

    М-металлические контакты, И- изолятор(SiO2), П-просветляющее покрытие.

    2.5 Принципиальная схема

    [pic]

    2.6 Вывод: перспективы развития.

    Важная особенность фотодиодов – высокое быстродействие. Они могут работать

    на частотах до нескольких миллио

    нов герц. Фотодиоды обычно изготовляют из германия или кремния.

    Фотодиод является потенциально широкополосным приемником. Этим и

    обуславливается его повсеместное применение.

    В будущем крайне важно повышение рабочей температуры фотодиодов.

    Оценивая сегодняшнюю оптоэлектронику в целом, можно сказать, что она скорее

    «криогенная», чем «комнатная».

    Будущее оптоэлектроники находится в прямой зависимости от прогресса

    фотодиодных структур. Оптическая электроника бурно развивается,

    разрабатываются новые типы фотоприемников, и наверняка уже скоро появятся

    фотодиоды на основе новых материалов с большей чувствительностью,

    повышенным быстродействием и с улучшенными характеристиками в целом.

    3.1.ЛАВИННЫЕФОТОДИОДЫ НА ОСНОВЕ СВЕРХРЕШЕТКИ

    InSb-InSbBi

    Волгодонский институт ЮРГТУ (НПИ), г. Волгодонск, ул. Ленина 73/94, тел.:

    25668

    Анализ физических свойств гетеропереходов, проведенный нами для

    гетероструктур InSbBi/InSb, показал, что причиной возможной деградации

    частотных характеристик и добротности фотодетекторов с использованием этих

    твердых растворов могут быть скачки в зонной структуре гетероперехода.

    Эффективность гетероперехода со скачком потенциала в валентной зоне на

    гетерогранице ?Е пропорциональна exp ( ?Е/kT), где

    ?Е = Еg1 - Еg2 - ?Е0

    Захват носителей приводит к замедлению релаксации фототока с постоянной

    времени ? ~ exp( ?Е / kT) ? 10 нс, что существенно снижает быстродействие

    фотоприемников. Значение ?Е для гетероперехода InSb0.98Bi0.02/InSb

    составляет

    около 0,05 эВ.

    Сглаживание гетеропереходов достигается применением буферных слоев

    постоянного или переменного по толщине состава[1]. Оптимальным вариантом

    здесь могут оказаться сверхрешеточные структуры, варизонность которых

    сохраняется на больших длинах ~ 1,5 мкм.

    Для реализации этой задачи нами были получены с помощью методики[2]

    двойные гетероструктуры InSb – InSbBi.

    Согласно[3], рост Bi-содержащих твердых растворов может происходить как

    автоволновый концентрационный процесс в условиях потери устойчивости

    фронтом

    кристаллизации. Нами был получен ряд образцов, состоящих из чередующихся

    слоев InSb и InSb0.985Bi0.015. Перекристаллизация осуществлялась при Т =

    693 К, grad

    T = 30 К/cм движением плоской жидкой зоны усредненного состава In0.45Bi0.55

    со

    скоростью (65 10) мкм/час. Общая толщина эпитаксиальной пленки InSb-InSbBi

    составляла около 5,5 мкм. На рис. 1 приводится электронная микрофотография

    поверхности выращенных образцов. Как отдельные слои, так и структура в

    целом

    обладают высокой планарностью, толщины разных слоев близки. Слои InSb,

    чередующиеся со слоями InSbBi, образуют правильную периодическую структуру

    с

    периодом TSL = 120 нм.

    Центр эпитаксиальной структуры либо свободен от дислокаций

    несоответствия, либо содержит их незначительное количество. Измерение

    удельного сопротивлениячетырехзон-довым методом показало, что концентрация

    висмута по диаметру эпитаксиальных структур не изменялась. Поэтому можно

    считать, что увеличение плотности дислокаций несоответствия связано с

    радиальными градиентами в процессе роста структур, что обуславливает

    градации

    интенсивности на электронной микрофотографии.

    [pic]

    Рис. 1. Электронная микрофотография поверхности гетероструктуры

    InSb – InSb 0.985 Bi 0.015 – .20000.

    Измерения, проведенные на основе рентгенографических исследований,

    показали, что суммарная толщина пары слоев InSb и InSbBi

    d1 + d2 ? 120 нм.

    Ширина запрещенной зоны в такой сверхрешетке при переходе от слоя к слою

    модулируется по закону:

    Eg(x) = (Eg1d1 + Eg2d2 )/(d1 + d2)

    [pic]

    Рис. 2. Схема лавинного фотодиода на основе сверхрешетки InSb-InSbBi

    При этом снимается проблема программированного изменения состава

    твердого раствора на малых длинах (~ 0,1 мкм). Градиентный слой уменьшает

    величину скачка в валентной зоне так, что ?Е > 0 и длинновременная

    составляющая релаксации фототока ?p > 0. Быстродействие при этом может

    сокращаться до значений ~ 1 нс. Структура такого лавинного фотодиода

    представлена на рис. 2. Топологически такой прибор приводится к структуре

    фотоприемника с растровыми электродами, изоляция между которыми выполнена

    обратносмещенными p-n-переходами.

    Таким образом, в технологии фотоприемных устройств инфракрасного

    диапазона (спектры фотолюминесценции имеют максимум вблизи 8,7 мкм) могут

    быть перспективны структуры типа «квантовой ямы».

    3.5 Принципиальная схема

    [pic]

    4.1Фоторезисторы

    Фоторезисторами называют полупроводниковые приборы, проводимость

    которых меняется под действием света.

    Конструкция монокристаллического и пленочного фоторезисторов показана

    на рис. 1, 2 приложения. Основным элементом фоторезистора является в первом

    случае монокристалл, а во втором – тонкая пленка полупроводникового

    материала.

    Если фоторезистор включен последовательно с источником напряжения

    (рис. 3 приложения) и не освещен, то в его цепи будет протекать темновой

    ток

    Iт = E / (Rт + Rн), (4)

    где Е – э. д. с. источника питания; Rт – величина электрического

    сопротивления фоторезистора в темноте, называемая темновым сопротивлением;

    Rн – сопротивление нагрузки.

    При освещении фоторезистора энергия фотонов расходуется на перевод

    электронов в зону проводимости. Количество свободных электронно-дырочных

    пар возрастает, сопротивление фоторезистора падает и через него течет

    световой ток

    Iс = E / (Rс + Rн). (5)

    Разность между световым и темновым током дает значение тока Iф,

    получившего название первичного фототока проводимости

    Iф = Iс – Iт. (6)

    Когда лучистый поток мал, первичный фототок проводимости практически

    безынерционен и изменяется прямо пропорционально величине лучистого потока,

    падающего на фоторезистор. По мере возрастания величины лучистого потока

    увеличивается число электронов проводимости. Двигаясь внутри вещества,

    электроны сталкиваются с атомами, ионизируют их и создают дополнительный

    поток электрических зарядов, получивший название вторичного фототока

    проводимости. Увеличение числа ионизированных атомов тормозит движение

    электронов проводимости.

    В результате этого изменения фототока запаздывают во времени

    относительно изменений светового потока, что определяет некоторую

    инерционность фоторезистора.

    [pic]

    4.2 Характеристики фоторезисторов

    Основными характеристиками фоторезисторов являются:

    Вольтамперная, характеризующая зависимость фототока (при постоянном

    световом потоке Ф) или темнового тока от приложенного напряжения. Для

    фоторезисторов эта зависимость практически линейна (рис. 4 приложения).

    Закон Ома нарушается в большинстве случаев только при высоких напряжениях

    на фоторезисторе.

    Световая (люксамперная), характеризующая зависимость фототока от

    падающего светового потока постоянного спектрального состава.

    Полупроводниковые фотрезисторы имеют нелинейную люксамперную характеристику

    (рис. 5 приложения). Наибольшая чувствительность получается при малых

    освещенностях. Это позволяет использовать фоторезисторы для измерения очень

    малых интенсивностей излучения. При увеличении освещенности световой ток

    растет примерно пропорционально корню квадратному из освещенности. Наклон

    люксамперной характеристики зависит от приложенного к фоторезистору

    напряжения.

    Спектральная, характеризующая чувствительность фоторезистора при

    действии на него потока излучения постоянной мощности определенной длины

    волны. Спектральная характеристика определяется материалом, используемым

    для изготовления светочувствительного элемента. Сернисто-кадмиевые

    фоторезисторы имеют высокую чувствительность в видимой

    области спектра, селенисто-кадмиевые – в красной, а сернисто-свинцовые

    – в инфракрасной (рис. 6 приложения).

    Частотная, характеризующая чувствительность фоторезистора при действии

    на него светового потока, изменяющегося с определенной частотой. Наличие

    инерционности у фоторезисторов приводит к тому, что величина их фототока

    зависит от частоты модуляции падающего на них светового потока – с

    увеличением частоты светового потока фототок уменьшается (рис. 7

    приложения). Инерционность оганичивает возможности применения

    фоторезисторов при работе с переменными световыми потоками высокой частоты.

    [pic]

    [pic]

    [pic]

    4.3Параметры фоторезисторов

    Основные параметры фоторезисторов:

    Рабочее напряжение Uр – постоянное напряжение, приложенное к

    фоторезистору, при котором обеспечиваются номинальные параметры при

    длительной его работе в заданных эксплуатационных условиях.

    Максимально допустимое напряжение фоторезистора Umax – максимальное

    значение постоянного напряжения, приложенного к фоторезистору, при котором

    отклонение его параметров от номинальных значений не превышает указанных

    пределов при длительной работе в заданных эксплуатационных условиях.

    Темновое сопротивление Rт – сопротивление фоторезистора в отсутствие

    падающего на него излучения в диапазоне его спектральной чувствительности.

    Световое сопротивление Rс – сопротивление фоторезистора, измеренное

    через определенный интервал времени после начала воздействия излучения,

    создающего на нем освещенность заданного значения.

    Кратность изменения сопротивления KR – отношение темнового

    сопротивления фоторезистора к сопротивлению при определенном уровне

    освещенности (световому сопротивлению).

    Допустимая мощность рассеяния – мощность, при которой не наступает

    необратимых изменений параметров фоторезистора в процессе его эксплуатации.

    Общий ток фоторезистора – ток, состоящий из темнового тока и фототока.

    Фототок – ток, протекающий через фоторезистор при указанном напряжении

    на нем, обусловленный только воздействием потока излучения с заданным

    спектральным распределением.

    Удельная чувствительность – отношение фототока к произведению величины

    падающего на фоторезистор светового потока на приложенное к нему

    напряжение, мкА / (лм ( В)

    К0 = Iф / (ФU), (7)

    где Iф – фототок, равный разности токов, протекающих по фоторезистору в

    темноте и при определенной (200 лк) освещенности, мкА; Ф – падающий

    световой поток, лм; U – напряжение, приложенное к фоторезистору, В.

    Интегральная чувствительность – произведение удельной чувствительности

    на предельное рабочее напряжение Sинт = К0Umax.

    Постоянная времени (ф – время, в течение которого фототок изменяется

    на 63%, т. е. в e раз.

    Постоянная времени характеризует инерционность прибора и влияет на

    вид его частотной характеристики.

    При включении и выключении света фототок возрастает до максимума (рис.

    8 приложения) и спадает до минимума не мгновенно. Характер и длительность

    кривых нарастания и спада фототока во времени существенно зависят от

    механизма рекомбинации неравновесных носителей в данном материале, а также

    от величины интенсивности света. При малом уровне инжекции нарастание и

    спад фототока во времени можно представить экспонентами с постоянной

    времени (, равной времени жизни носителей в полупроводнике. В этом случае

    при включении света фототок iф будет нарастать и спадать во времени по

    закону

    iф = Iф (1 – e – t / (); iф = Iф e – t / (,

    (8)

    где Iф – стационарное значение фототока при освещении.

    По кривым спада фототока во времени можно определить время жизни (

    неравновесных носителей.

    [pic]

    4.4 Изготовление фоторезисторов

    В качестве материалов для фоторезисторов широко используются сульфиды,

    селениды и теллуриды различных элементов, а также соединения типа AIIIBV. В

    инфракрасной области могут быть использованы фоторезисторы на основе PbS,

    PbSe, PbTe, InSb, в области видимого света и ближнего ультрафиолета – CdS.

    [pic]

    4.5 Применение фоторезисторов

    В последние годы фоторезисторы широко применяются во многих отраслях науки

    и техники. Это объясняется их высокой чувствительностью, простотой

    конструкции, малыми габаритами и значительной допустимой мощностью

    рассеяния. Значительный интерес представляет использование фоторезисторов в

    оптоэлектронике

    5.1 Устройство и основные узлы фотоэлектронного умножителя

    Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) . очень распространенный и во

    многих случаях незаменимый детектор излучения. Он позволяет регистрировать

    и

    предельно слабые и довольно интенсивные потоки. От единиц до 1010? 1012

    фотонов в секунду. Постоянная времени . порядка 10–8?10–10 с, т.е.

    допускает

    весьма высокие частоты модуляции. Может быть размещен на воздухе и в

    вакууме. На выходе дает легко измеримый сигнал. Все это с лихвой

    компенсирует

    неудобства, связанные с необходимостью использования высоковольтных блоков

    питания (0.5?2.5 кВ) и довольно большими габаритами ФЭУ.

    Устройство и основные узлы фотоэлектронного умножителя

    [pic]

    Схематичное изображение

    устройства ФЭУ.

    Пояснения в тексте.

    Схема ФЭУ приведена на рис. (этот и некоторые другие рисунки

    воспроизведены из [1]). Фотоэлектронный умножитель состоит из фотокатода 1,

    катодной камеры 1–3, динодной системы 3–14 и анодного узла 14–16,

    размещенных внутри вакуумного объема. Световой поток ? поглощается

    фотокатодом, эмиттирующим в вакуум электроны. В электростатическом поле,

    создаваемом электродами катодной камеры, электроны ускоряются и

    фокусируются на первый динод (3). Ускоренный первичный электрон способен

    выбить с поверхности несколько вторичных, медленных1. Умноженные на первом

    диноде, вторичные электроны ускоряются и фокусируются на второй динод.

    Далее этот процесс повторяется на всех каскадах и с последнего динода

    усиленный электронный поток собирается анодом. Каждый динод работает и

    анодом, собирая электроны с предыдущего, и катодом, эмиттируя усиленный

    поток. Отсюда и название . динод.

    Фотокатод

    Конструкция каждого ФЭУ должна обеспечить оптимальные условия

    попадания светового излучения на фотокатод (оптический вход ФЭУ), поэтому

    применяются различные геометрические расположения фотокатода относительно

    оси вакуумной колбы и различные материалы входных окон.

    Для регистрации несфокусированного излучения используется торцевой

    оптический вход. . В этом случае ПОЛУПРОЗРАЧНЫЙ

    ФОТОКАТОД, работающий .на просвет. (излучение попадает на фотокатод со

    стороны подложки), формируется при изготовлении в виде тонкой пленки

    непосредственно на плоском входном окне. Диаметр фотокатода может

    превышать 250 мм, но наиболее широко применяются ФЭУ с диаметрами рабочей

    площади от 5 до 50 мм.

    Сфокусированные световые пучки можно регистрировать и с фотокатодом

    малой площади, в том числе . работающим .на отражение. (излучение попадает

    на фотокатод со стороны вакуума). Входное окно при этом располагается или

    на

    торце, или на боковой стенке колбы.

    В этом случае мы имеем МАССИВНЫЙ ФОТОКАТОД, формируемый на

    металлической, т.е. хорошо проводящей поверхности. Он имеет существенные

    преимущества перед полупрозрачным и по эмиссионным свойствам и, главное, по

    электрическим. Дело в том, что материал фотокатода . полупроводник с

    невысокой и сильно зависящей от температуры проводимостью. Электрод к

    полупрозрачному фотокатоду может быть подведен только по периферии, так

    что при больших интенсивностях света и соответственно больших токах эмиссии

    проводимость вдоль тонкой пленки от периферии к центру может оказаться

    недостаточной, особенно если фотокатод придется охлаждать для уменьшения

    темнового тока. В массивном фотокатоде ток от металлического электрода к

    поверхности течет не вдоль, а поперек слоя и ограничений по величине

    фототока

    практически не возникает.

    Катодная камера

    Катодная камера ФЭУ образуется поверхностями фотокатода и первого

    динода, а также расположенными между ними электродами, форма и

    распределение потенциалов на которых определяют ее электронно-оптические

    свойства. У неё две функции: вытягивание электронов с фотокатода и

    фокусировка их на первый динод. Отсюда и характеристические параметры.

    5.2 Принцип работы и режимы использования ФЭУ

    Фотоэлектронный умножитель . электровакуумный прибор,

    преобразующий поток падающего на него излучения (в ультрафиолетовой,

    видимой, ближней инфракрасной областях спектра) в электронный поток в

    вакууме, с последующим его усилением. При этом существенно, что усиление

    электронного потока происходит в процессе вторичноэлектронной эмиссии.

    Шумовые характеристики такого усилителя много лучше, чем у любого

    твердотельного (в котором преобразуются электронные потоки внутри твердого

    тела), ибо каждый акт появления в потоке нового электрона требует

    преодоления

    энергетического барьера, много превышающего kT. Энергия связи электронов в

    твердом теле (термоэлектронная работа выхода) обычно превышает 4 эВ. Для

    фотокатодов ФЭУ, работающих в длинноволновой области, разработаны

    специальные сложные системы с предельно малой работой выхода, порядка 1 эВ.

    Но и это много больше kТ, равного при комнатной температуре ~ 0.025 эВ.

    5.3 Характеристики ФЭУ

    Спектральная характеристика

    Спектральная область чувствительности ФЭУ ограничивается с

    длинноволновой стороны порогом чувствительности фотокатода, а с

    коротковолновой . границей пропускания оптического окна. Наиболее часто в

    ФЭУ используются следующие окна:

    Материал Область пропускания

    Стекло ?>320 нм

    Увиолевое стекло

    (без примесей Fe)

    ?>180.200 нм

    Кварцевое стекло ?>150 нм

    Фтористый магний,

    MgF2

    ?>110 нм

    Во всей видимой области спектра (400.700 нм) можно работать и со

    стеклянным окном. Увиолевое позволяет охватить всю область ближнего

    ультрафиолета, до так называемой вакуумной ультрафиолетовой (ВУФ) области1.

    ФЭУ с кварцевыми окнами имеют смысл и при работе не в вакуумном УФ, так

    как кварц более прозрачен, чем увиоль. Окна из MgF2 незаменимы в ВУФ. Этот

    материал имеет практически рекордную область прозрачности (уступает только

    LiF . 105 нм), но имеет хорошие механические свойства, спаивается со

    стеклом,

    негигроскопичен. У чистого MgF2 довольно резкая граница пропускания.

    Практически рабочая область простирается с ним до h ? = 11 эВ (112 нм).

    Дальше

    просто нет прозрачных веществ, но при таких энергиях фотонов фотоэмиссия

    идет довольно эффективно почти из всех материалов, так что в более

    коротковолновой области можно использовать .открытые. умножители . то же,

    что динодные системы ФЭУ, но изготовлены без баллона и помещаются

    непосредственно в вакуумную камеру экспериментальной установки. Если

    освещать первый динод, то получится ФЭУ с вполне приличными

    характеристиками и темновыми токами порядка 1 электрона в секунду (с

    первого

    динода).

    Чувствительность фотокатода удобнее всего характеризовать

    величиной квантового выхода фотоэмиссии Yк(h?) или квантовой

    эффективностью К?. Это . безразмерные величины, равные отношению числа

    эмиттированых электронов к числу поглощенных (или упавших) квантов света.

    Yк(h?) или К? далеко не постоянны в рабочей области. Они отличны от нуля

    только при h? ? h?0 = Iph, называемой порогом, или красной границей

    фотоэффекта, или фотоэлектрической работой выхода. При продвижении в

    коротковолновую сторону Yк(h?) быстро растет, пропорционально exp[Const

    ?(h?

    – h?0)]. Величина Const зависит от типа материала и конструкции фотокатода.

    Обычно фотокатоды . сложные двух- или многослойные системы, в которых

    1 Кислород воздуха эффективно поглощает излучение, начиная примерно со

    180.190 нм. Более

    коротковолновая область требует вакуумирования приборов, отсюда и название.

    приняты специальные меры к уменьшению поверхностного потенциального

    барьера.

    Рис.. Спектральные [pic]

    характеристики

    различных

    фотокатодов фирмы

    RCA (США):

    1. сурьмяно-цезиевого;

    2. оксидного;

    3. мультищелочного;

    4.6. сложных

    фотокатодов с

    отрицательным

    сродством к

    электрону.

    K?. квантовая

    эффективность

    фотокатода

    Наилучшими свойствами обладают так называемые фотокатоды с

    отрицательным сродством к электрону . полупроводниковые системы, в

    которых возбужденный в объеме фотоэлектрон выходит в вакуум без

    дополнительного потенциального барьера. В них Yк(h?) быстро достигает

    максимального значения, иногда более 0,5, и остается примерно постоянным в

    относительно широкой области. Спектральная характеристика ФЭУ с такими

    катодами может быть близка к П-образной. . В общем же случае

    можно ожидать самых разных форм спектральной зависимости чувствительности,

    в том числе и с выраженной структурой, как у оксидного фотокатода .

    Для технических целей часто используется такая характеристика ФЭУ, как

    спектральная чувствительность фотокатода. почти то же, что квантовый

    выход, но отнесена к энергии падающего излучения, а не к числу квантов, и

    приводится в единицах А/Вт. Например, для ФЭУ-130 (SbCsK-фотокатод,

    спектральная область 200.650 нм, максимум чувствительности . 400…420 нм)

    паспортная спектральная чувствительность на длине волны 410 нм (h? = 3.024

    эВ) равна 0,03 А/Вт, т.е. квантовый выход фотоэмиссии Yк(3 эВ) = 0.091.

    Традиционно приводится и светотехническая характеристика .

    чувствительность фотокатода (интегральная, не спектральная), измеряемая в

    единицах А/лм.

    На рис. 2.7.8 приведены спектральные характеристики ряда ФЭУ

    американской фирмы RCA, имеющих стеклянные или увиолевые окна.

    Большинство отечественных ФЭУ имеют характеристики типа 1.3.

    Все фотокатоды по спектральной характеристике грубо можно разделить на

    три группы:

    . инфракрасные (оксидный катод, порог . 1,2 мкм);

    . УФ-видимые (сурьмяно-цезиевый и мультищелочные катоды с порогом

    650.850 нм);

    . .солнечно-слепые. или просто .слепые., нечувствительные к видимому

    или даже ближнему УФ-излучению. Обычно их фотокатоды . металлы или

    простые двойные соединения. Например, полупрозрачный CsJ-фотокатод на окне

    из MgF2 чувствителен в области 112.210 нм (11.0.5.9 эВ), причем на 210 нм

    его чувствительность составляет всего 1% от максимальной (ФЭУ-154).

    В заключение отметим, что для каждого эксперимента нужно специально

    подбирать ФЭУ. Спектральная характеристика не должна простираться далеко в

    длинноволновую область, иначе будут чрезмерны термоэмиссионные темновые

    токи с фотокатода, пропорциональные exp(–ФT/kT). По этой причине ФЭУ с

    оксидным катодом применяют только в специальных случаях, когда необходима

    длинноволновая граница чувствительности. Если нужно работать только в

    ультрафиолете, предпочтение отдают сурьмяно-цезиевым или солнечно-слепым

    фотокатодам.

    5.6Область приминения

    Применений ФЭУ (оптические дальномеры, лазерные локаторы,

    астронавигационная аппаратура и т. п.)

    6.2Метод вывода информации с помощью фотоприёмных матриц

    Матрица фотоприёмников (фотоматрица) служит для преобразования оптического

    изображения в электрические сигналы, причём каждый элемент функционирует

    как пороговый детектор, указывающий наличие или отсутствие светового

    сигнала в соответствующей позиции.

    Различают два режима работы фотоприёмников: режим непосредственного отсчета

    и режим накопления заряда. В первом случае выходной электрический сигнал

    фотоприёмника в каждый момент времени пропорционален интенсивности

    падающего на него оптического сигнала, а во втором - полному световому

    потоку, падающему за время накопления. Так как мощность оптического

    сигнала, поступающего на вход отдельного элемента фотоматрицы, очень мала,

    то работа фотоприемников в режиме накопления заряда предпочтительнее.

    В последнее время при разработке фотоматриц наблюдается тенденция

    объединения фотоприемников с элементами транзисторной памяти. При этом к

    выходным сигналам фотоприемников предъявляется единственное требование -

    устанавливать триггер, являющийся элементом памяти, в нужное состояние.

    |[pic]

    [pic]

    Слева.Фрагмент фотоприёмной матрицы 128X128 с In столбами на каждом

    элементе.

    Справа.Тепловизионное изображение с матрицы 128X128. Температурное

    разрешение — 0,07 К. Спектральный диапазон 7,5-8,5 мкм.

    | |[pic] | |

    6.2 Фотоматрицы с накоплением заряда

    Детектирование оптической страницы осуществляется следующим образом. В

    начале цикла на затворы МОП-транзисторов подаются коммутирующие импульсы и

    через открытые транзисторы производится заряд емкостей p-n переходов

    фотодиодов до максимального напряжения источника питания. Затем ФМ

    освещается оптическим изображением. При этом под действием падающего

    светового потока происходит разряд емкостей p-n переходов фотоприемников и

    напряжение на них падает на значение, пропорциональное мощности светового

    потока и длительности освещения.

    Для считывания слова на соответствующую адресную шину подается

    коммутирующий импульс, который открывает ключевые транзисторы, соединенные

    с выбранной шиной. Тогда через фотодиоды, открытые транзисторы и входные

    цепи усилителей считывания потекут токи дозарядки. Ток, протекающий через

    отдельный фотодиод, зависит от потери заряда за период накопления и

    пропорцоинален числу фотонов света, попавших на фотодиод

    6.3 Область приминения

    В цифровых камерах используются два типа матричных фотоприемников: приборы

    с зарядовой связью (ПЗС) и фоточувствительные сенсоры на основе КМОП-

    структур. (Трехслойные сенсоры Foveon пока не получили широкого

    распространения.) Они состоят из набора отдельных чувствительных к свету

    элементов. Под действием света на каждой ячейке сенсора накапливается

    (формируется) электрический заряд, который потом преобразуют в напряжение и

    считывают с фотоприемника.

    Так же используются в цифровых видеокамерах. Важным направлением

    совершенствования систем наведения ВТО является внедрение многоэлементных

    матричных приемников излучения, что позволяет не просто обнаруживать объект

    (цель), но и, получив его образ, распознать цель.

    -----------------------

    Ф

    М

    M

    n+

    i

    p+

    П

    И

    Страницы: 1, 2


    Приглашения

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»




    Copyright © 2012 г.
    При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.