Фотоприймачі з внутрішнім підсиленням (стр. 2 из 7)
Максимально допустима напруга Umax – максимальне значення постійної напруги, при якому відхилення параметрів приладу від номінальних значень не перевищує встановлених меж. При роботі в імпульсному режимі Umax може бути збільшене.
Потужність розсіювання, що виділяється при проходженні фотоструму, визначає розігрів фотоприймача. Велика потужність, що розсіюється, може призвести до необоротної зміни струмів Іт і Iф. Кожний приймач характеризується визначеним значенням максимальної потужності розсіювання Рдоп, що не повинне перевищуватися. Значення Рдоп залежить від умов тепловідводу, розмірів робочої площадки й інших чинників.
Темновий опір Rт – опір фотоприймача за відсутності падаючого на нього випромінювання в діапазоні його спектральної чутливості.
Диференціальний опір Rд – відношення малих приростів напруги і току па фотоприймачі.
Темновий струм фотоприймача Іт - струм, що проходить через фотоприймач при зазначеній напрузі на ньому за відсутності потоку випромінювання в діапазоні спектральної чутливості.
Короткохвильова (довгохвильова) межа спектральної чутливості – найменша (найбільша) довжина хвилі монохроматичного випромінювання, при якому монохроматична чутливість фотоприймача дорівнює 0,1 її максимального значення.
Динамічний діапазон лінійності (у децибелах) характеризує область значень променистого потоку Ф (від Фmах до Фmin), для котрої енергетична характеристика лінійна: (
=101g(Фmах/Фmin).Максимум спектральної характеристики фотоприймача – довжина хвилі, що відповідає максимуму чутливості фотоприймача. Положення максимуму залежить від об'ємного часу життя незрівноважених носіїв, швидкості поверхневої рекомбінації, геометричних розмірів світлочутливої площадки й інших чинників.
Струмова фоточутливість Si (А/лк або в А/Вт) визначає значення фотоструму, утворюваного одиничним потоком випромінювання. Нерідко замість потоку випромінювання, що падає на фотоприймач, задається щільність падаючого потоку, що вимірюється у Вт/м2.
Вольтова фоточутливість Su характеризує значення сигналу у вольтах, віднесене до одиниці падаючого потоку випромінювання.
Струмова і вольтова чутливості називаються інтегральними, якщо вони характеризують чутливість до інтегрального потоку випромінювання і монохроматичними, якщо характеризують фоточутливість до монохроматичного випромінювання. Звичайно фотоприймачі описують або інтегральною фоточутливістю, або фоточутливістю в максимумі випромінювання (Si 
max, S Si min ) із вказанням довжин хвиль, при яких чутливість зменшується вдвічі.
Інтегральні струмову і вольтову чутливості Sі і Su обчислюють за формулами:
Si =
, Su = 
де І, U і Iт, Uт - загальні і темнові струм і напруга на фотоприймачі відповідно.
Гранична чутливість Рпор визначає рівень потужності світлового потоку, при якому сигнал дорівнює шуму.
Інерційність фотоприймачів характеризується постійними часу фронту наростання
н і спаду сп фотовідповіді при імпульсній засвітці. Ними визначаються граничні робочі частоти модуляції світла, при котрих ще не відбувається помітного зменшення фотовідповіді. Як правило, н < сп. Постійна часу сп визначається як інтервал часу після припинення впливу випромінювання, після закінчення якого напруга фотосигналу, що спадає по експоненті , зменшується в е раз. Якщо використовується синусоїдальна модуляція світлового потоку, то швидкодія фотоприймача характеризується граничною частотою fгр на якій фотовідповідь зменшується до рівня 0,7 щодо стаціонарного значення.Напруга шуму фотоприймача Uш – середнє квадратичне значення флуктуації напруги на заданому навантаженні в ланцюзі фотоприймача в зазначеній смузі частот.
Струм шуму фотоприймача Іш – середнє квадратичне значення флуктуації струму, що проходить через фотоприймач у зазначеній смузі частот.
Ефективна фоточутлива площа Sеф – площа фоточутливого елемента еквівалентного по фотосигналу фотоприймача, чутливість котрого рівномірно розподілена по фоточутливому елементу і дорівнює максимальному значенню локальної чутливості Smax даного фотоприймача.
Ефективне поле зору фотоприймача
еф – тілесний кут, обумовлений співвідношенням: еф = 
S( 
, 
)sin cos d 
d 
,де S – чутливість фотоприймача;
– кут між напрямком падаючого випромінювання і нормаллю до фоточутливого елемента; – азимутальний кут.Коефіцієнт фотоелектричного зв'язку багатолементного фотоприймача Кф.с – відношення напруги сигналу з неопроміненого елемента в багатоелементному фотоприймачі до напруги фотосигналу із сусіднього опроміненого елемента, визначене на лінійній ділянці енергетичної характеристики і при робочій напрузі на всіх елементах.
РОЗДІЛ 1. ОСНОВНІ ТИПИ ФОТОПРИЙМАЧІВ
ФОТОРЕЗИСТОРИ
Фоторезистори є найбільш простим типом приймачі випромінювання. Їхня дія заснована на явищі фотопровідності. Для виготовлення Фоторезисторів застосовуються напівпровідникові матеріали у вигляді полікристалічних плівок, пресованих таблеток, монокристалічних пластинок. Використовується фоточутливість матеріалів як в області власного поглинання, так і в примістній області. Схематична конструкція фоторезистора з омічними струмовідвідними контактами показана на мал.1.1
 |
Мал.1.1. Схематична конструкція фоторезистора.
До переваг фоторезисторів варто віднести відносну дешевину виготовлення, ширину номіналів опорів ,що перекриваються, простоту виконання фоточутливих елементів із складною конфігурацією, а також високу технологічну сумісність із порошковими і плівковими електролюмінесцентними випромінювачами. Недоліками фоторезисторів є значна інерційність, температурна і тимчасова нестабільність характеристик.
ФОТОДІОДИ
 |
Основним елементом фотодіода (ФД) є p-n-перехід. При освітленні його відбувається генерація електронно-діркових пар. Електричне поле переходу розділяють незрівноважені носії заряду. Струм, утворений цими носіями, збігається за напрямом з оберненим струмом p-n-переходу. p-n-перехід як фотоприймач застосовується в двох режимах – фотодіодному і режимі генерації фото-ЕРС (вентильному) (мал. 1.2). У першому випадку на діод подається обернена напруга і струм через структуру є функцією інтенсивності світла. В другому випадку p-n-перехід сам використовується в якості джерела ЕРС або струму.
Мал. 1.2. Схеми вмикання діода у фотодіодному (а) і фотовентильному (б)
режимах
Фотодіодний режим використання p-n-переходів і інших аналогічних структур має визначені переваги по відношенню до фотовентильного: висока швидкодія, краща стабільність характеристик, великий динамічний діапазон лінійності характеристик, підвищена фоточутливість у довгохвильовій області. Недолік фотодіодного режиму пов'язаний із темновим струмом, що проходить через прилад при оберненому зсуві за відсутності випромінювання. В опорі навантаження створюється напруга зсуву, значення котрої експоненціально залежить від температури. Надлишковий шум і шум, обумовлений температурними коливаннями напруги зсуву, зникають, якщо діод знаходиться при нульовому зсуві. Тому фотовентильний режим може виявитися кращим від фотодіодного. Енергетичні характеристики фотоелементів близькі до лінійного при малих опорах навантаження і є логарифмічними (залежність фотовідповіді від інтенсивності засвітки) при великому навантаженні.