Характеристики и параметры фотоприёмников.

1. Вольтамперная характеристика: I(U)=I_т + I_ф.

2. Спектральная характеристика, определяет спектральную область работы прибора и его спектральную чувствительность.

3. Энергетическая характеристика, даёт зависимость амперваттную, вольтваттную, люксамперную.

4. Температурные характеристики - зависимость I_т(Т), R_т(Т), чувствительность от температуры и т.п. Рабочая область температур регламентируется соответствующими ТУ, ГОСТ. Температурный коэффициент определяется как:

I₁, I₂ - световые токи при Т₁ и Т₂ соответственно.

5. Пороговые характеристики - способность фотоприёмника реагировать на световые сигналы слабой интенсивности. Они определяются собственными шумами, являющимися флуктуациями тока в отсутствие засветки или при воздействии немодулированного светового потока. При этом:

а) тепловой шум является белым. Его напряжение можно уменьшить нагрузкой фотоприёмника на согласованное сопротивление.

б) генерационно-комбинационный (дробовой) шум. Определяется флуктуациями концентрации и времён жизни носителей. На частотах порядка 1/2pt дисперсия тока будет:

I₀ - среднее значение тока, t - время жизни носителя, t - время пролета межэлектродного промежутка, Df - полоса частот. На низких частотах (f>>1/2pt) дробовой шум переходит в белый.

в) радиационный шум, обусловлен флуктуациями потока излучения. Его спектр мощности обычно имеет постоянную амплитуду, слабо зависящую от частоты.

г) избыточный (токовый) шум - модуляционный и контактный шумы, порядка 1/f.

6. Частотные характеристики - зависимость фоточувствительности от частоты модуляции светового сигнала. Это также мера инерционности фотоприёмника.

7. Рабочее напряжение фотоприёмника U_р - напряжение, приложенное к фотоприёмнику, при котором обеспечиваются декларированные номинальные параметры при длительной работе и заданных эксплуатационных условиях.

8. Максимально допустимое напряжение U_max - напряжение, при котором параметры прибора не выходят за пределы допустимых отклонений. В импульсном режиме, как правило, U_max может быть увеличено.

9. Мощность рассеивания - выделяемая при прохождении фототока. Определяет разогрев фотоприёмника. Каждый фотоприёмник характеризуется предельным значением максимальной рассеиваемой мощности, при которой не происходит необратимого изменения I_т и I_ф.

10. Темновое сопротивление R_т - сопротивление в отсутствие засветки в диапазоне спектральной чувствительности.

11. Дифференциальное сопротивление R_Д - DU/DI.

12. Темновой ток фотоприёмника I_т.

13. Коротковолновая граница спектральной чувствительности (0,1 от максимального значения чувствительности).

14. Динамический диапазон линейности (в дб.) - область значения лучистого потока Ф (от Ф_max до Ф_min), для которой энергетическая характеристика линейна. При этом

15. Максимум спектральной характеристики фотоприёмника - длина волны, соответствующая максимуму чувствительности.

16. Токовая чувствительность S_i (А/лк или А/Вт) - отнесённая к единице падающего потока.

17. Вольтовая чувствительность S_U - значение сигнала в В, отнесённого к единице падающего потока.

18. Удельная обнаружительная способность D (см.Гц^1/2Вт^-1). Возможность использования фотоприёмника для обнаружения и регистрации предельно малых сигналов:

где U_ф - фотосигнал в В, U_ш - напряжение шума на фотоприёмнике в В, S - площадь фотоприёмника в см².

19. Пороговая чувствительность Р_пор - уровень мощности сигнала, при котором сигнал равен шуму. Р_пор - S^1/2D*^-1.

Инерционность фотоприёмника характеризует постоянную времени фронта t_ф и спада t_сп фотоответа при испульсной засветке.

20. Напряжение шума фотоприёмника U_ш- среднеквадратичное значение флуктуаций напряжения на заданной нагрузке в цепи фотоприёмкина в указанной частотной полосе.

21. Ток шума фотоприёмника I_ш - среднеквадратичное значение флуктуаций тока на заданной нагрузке в цепи фотоприёмника в указанной полосе частот.

22. Эффективная фоточувствительная площадь s_Эфф - площадь фоточувствительного элемента по фотосигналу эквивалентная чувствительности некоего фотоприёмника, чувствительность которого равномерно распределена по фоточувствительному элементу, и равная значению локальной чувствительности S_max данного фотоприёмника.

где S(x,y) - чувствительность фотоприёмника к потоку при области точечной фоточувствительности с пятном площадью dxdy, s - рабочая площадь всего фотоэлемента.

24. Эффективное поле зрения фотоэлемента W_эфф - телесный угол, определяемый как

где q - угол падения света на поверхность, j - азимутальный угол.

25. коэффициент фотоэлектронной связи многоэлементного фотоприёмника k_фс - отношение U_сигн - с необлучаемого элемента многоэлементного фотоприёмника к U_сигн с соседнего облучённого элемента, определяемый на линейном участке энергетической характеристики и при рабочем напряжении на его электродах.

6.Фоторезисторы. Фототранзисторы

Являются наиболее простым типом приёмников излучения. Их действие основано на изменении фотопроводимости полупроводникового элемента. Изготавливаются в виде поликристалличесикх плёнок, спечённых (опрессованных) таблеток, монокристаллических пластинок. Используется фоточувствительность как в области собственного поглощения, так и в примесной области. Конструкция фотоприёмника представлена на схеме рис.23. Высокая селективность присуща монокристаллическим фотоприёмникам. При охлаждении красну. Границу удаётся смещать в инфракрасную область (например, у сернистоцинковых фоторезисторов до 4-5мкм).

Дата добавления: 2015-12-08