Матричные фотоприемники

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 tф – 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 t, 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 / t); iф = Iф e – t / t, (8)

где Iф – стационарное значение фототока при освещении.

По кривым спада фототока во времени можно определить время жизни t неравновесных носителей.

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.

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

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

1	2	3	4	5	6	7