Фотоприймачi з внутрiшнiм пiдсиленням
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
?рюваного одиничним потоком випромiнювання. Нерiдко замiсть потоку випромiнювання, що падаСФ на фотоприймач, задаСФться щiльнiсть падаючого потоку, що вимiрюСФться у Вт/м2.
Вольтова фоточутливiсть Su характеризуСФ значення сигналу у вольтах, вiднесене до одиницi падаючого потоку випромiнювання.
Струмова i вольтова чутливостi називаються iнтегральними, якщо вони характеризують чутливiсть до iнтегрального потоку випромiнювання i монохроматичними, якщо характеризують фоточутливiсть до монохроматичного випромiнювання. Звичайно фотоприймачi описують або iнтегральною фоточутливiстю, або фоточутливiстю в максимумi випромiнювання (Simax, S Simin ) iз вказанням довжин хвиль, при яких чутливiсть зменшуСФться вдвiчi.
РЖнтегральнi струмову i вольтову чутливостi Si i Su обчислюють за формулами:
Si = , Su =
де РЖ, U i Iт, Uт - загальнi i темновi струм i напруга на фотоприймачi вiдповiдно.
Гранична чутливiсть Рпор визначаСФ рiвень потужностi свiтлового потоку, при якому сигнал дорiвнюСФ шуму.
РЖнерцiйнiсть фотоприймачiв характеризуСФться постiйними часу фронту наростання н i спаду сп фотовiдповiдi при iмпульснiй засвiтцi. Ними визначаються граничнi робочi частоти модуляцii свiтла, при котрих ще не вiдбуваСФться помiтного зменшення фотовiдповiдi. Як правило, н <сп. Постiйна часу сп визначаСФться як iнтервал часу пiсля припинення впливу випромiнювання, пiсля закiнчення якого напруга фотосигналу, що спадаСФ по експонентi , зменшуСФться в е раз. Якщо використовуСФться синусоiдальна модуляцiя свiтлового потоку, то швидкодiя фотоприймача характеризуСФться граничною частотою fгр на якiй фотовiдповiдь зменшуСФться до рiвня 0,7 щодо стацiонарного значення.
Напруга шуму фотоприймача Uш середнСФ квадратичне значення флуктуацii напруги на заданому навантаженнi в ланцюзi фотоприймача в зазначенiй смузi частот.
Струм шуму фотоприймача РЖш середнСФ квадратичне значення флуктуацii струму, що проходить через фотоприймач у зазначенiй смузi частот.
Ефективна фоточутлива площа Sеф площа фоточутливого елемента еквiвалентного по фотосигналу фотоприймача, чутливiсть котрого рiвномiрно розподiлена по фоточутливому елементу i дорiвнюСФ максимальному значенню локальноi чутливостi Smax даного фотоприймача.
Ефективне поле зору фотоприймача еф тiлесний кут, обумовлений спiввiдношенням:
еф = S(, )sincosdd,
де S чутливiсть фоточутливого елемента; азимутальний кут.
КоефiцiСФнт фотоелектричного звязку багатолементного фотоприймача Кф.с вiдношення напруги сигналу з неопромiненого елемента в багатоелементному фотоприймачi до напруги фотосигналу iз сусiднього опромiненого елемента, визначене на лiнiйнiй дiлянцi енергетичноi характеристики i при робочiй напрузi на всiх елементах.
РОЗДРЖЛ 1. ОСНОВНРЖ ТИПИ ФОТОПРИЙМАЧРЖВ
ФОТОРЕЗИСТОРИ
Фоторезистори СФ найбiльш простим типом приймачi випромiнювання. РЗхня дiя заснована на явищi фотопровiдностi. Для виготовлення Фоторезисторiв застосовуються напiвпровiдниковi матерiали у виглядi полiкристалiчних плiвок, пресованих таблеток, монокристалiчних пластинок. ВикористовуСФться фоточутливiсть матерiалiв як в областi власного поглинання, так i в примiстнiй областi. Схематична конструкцiя фоторезистора з омiчними струмовiдвiдними контактами показана на мал.1.1
Мал.1.1. Схематична конструкцiя фоторезистора.
До переваг фоторезисторiв варто вiднести вiдносну дешевину виготовлення, ширину номiналiв опорiв ,що перекриваються, простоту виконання фоточутливих елементiв iз складною конфiгурацiСФю, а також високу технологiчну сумiснiсть iз порошковими i плiвковими електролюмiнеiентними випромiнювачами. Недолiками фоторезисторiв СФ значна iнерцiйнiсть, температурна i тимчасова нестабiльнiсть характеристик.
ФОТОДРЖОДИ
Основним елементом фотодiода (ФД) СФ p-n-перехiд. При освiтленнi його вiдбуваСФться генерацiя електронно-дiркових пар. Електричне поле переходу роздiляють незрiвноваженi носii заряду. Струм, утворений цими носiями, збiгаСФться за напрямом з оберненим струмом p-n-переходу. p-n-перехiд як фотоприймач застосовуСФться в двох режимах фотодiодному i режимi генерацii фото-ЕРС (вентильному) (мал. 1.2). У першому випадку на дiод подаСФться обернена напруга i струм через структуру СФ функцiСФю iнтенсивностi свiтла. В другому випадку p-n-перехiд сам використовуСФться в якостi джерела ЕРС або струму.
Мал. 1.2. Схеми вмикання дiода у фотодiодному (а) i фотовентильному (б)
режимах
Фотодiодний режим використання p-n-переходiв i iнших аналогiчних структур маСФ визначенi переваги по вiдношенню до фотовентильного: висока швидкодiя, краща стабiльнiсть характеристик, великий динамiчний дiапазон лiнiйностi характеристик, пiдвищена фоточутливiсть у довгохвильовiй областi. Недолiк фотодiодного режиму повязаний iз темновим струмом, що проходить через прилад при оберненому зсувi за вiдсутностi випромiнювання. В опорi навантаження створюСФться напруга зсуву, значення котроi експоненцiально залежить вiд температури. Надлишковий шум i шум, обумовлений температурними коливаннями напруги зсуву, зникають, якщо дiод знаходиться при нульовому зсувi. Тому фотовентильний режим може виявитися кращим вiд фотодiодного. Енер?/p>