
- •4 Оглавление
- •Глава1.Температурныеполявтермическихсенсорах........................ 17
- •Глава2.Термочувствительныеэлементы 105
- •Глава3.Примерыпрактическойреализациитермическихсенсоров
- •Глава4.Взаимодействиеизлученияствердымтелом 183
- •Глава5.Фотоэлектрическиеприемникиизлучения.Определения
- •Глава6.Равновесныеинеравновесныеносители заряда 271
- •Глава7.Физическиеосновыработыфотонныхприемниковизлу-
- •Глава8.Основныенаправленияразвитиятехникирегистрацииоптическогоизлучения 411
- •Теплотаитемпература
- •Способы теплопередачи:теплопроводность
- •Уравнениетеплопроводности
- •Теплопроводностьгазов
- •Теплопроводностьитеплоемкостьтвердыхтел
- •Теплопроводностьжидкостей
- •1.3.Радиационныйспособтеплопередачи
- •Основныепонятияизаконы
- •Радиационныйтеплообменмеждутвердымителами,
- •Теплообменмеждудвумятелами,одноизкоторыхнаходится
- •Конвективныйтеплообмен
- •Основныеособенностиконвективноготеплообмена
- •Основныеуравненияконвективноготеплообмена
- •Критериитеорииподобия
- •Вынужденнаяконвекциядляплоскойповерхности
- •Теплообменвусловияхестественнойконвекции
- •Естественнаяконвекция
- •Примеррасчетаконвективноготеплообмена
- •Cтационарныетемпературныеполявэлементахтермическихсенсоровиактюаторов
- •Распределениетемпературы
- •Передачатеплачерезстенку
- •Электростатическаяаналогияуравнениятеплопроводности
- •Тепловоесопротивлениесоставнойтеплопроводящейпла-стины.
- •Параллельное соединение двух разнородных тепловых
- •Температурноеполевинтегральнойконсольнойбалочке
- •Стационарноетемпературноеполевкруглойдиафрагме
- •Однородныйнагрев
- •Точечныйисточниктепла
- •Температурнаядинамикаэлементовтермическихсенсоров
- •Решениенаосновеэлектростатическойаналогии
- •Аналитическоерешениедлятеплообмена
- •2.1.ТермочувствительныеэлементынаосновеэффектАтермоЭдс
- •Физическиепроцессывтермопарах
- •ОбъемныесоставляющиетермоЭдс
- •КонтактнаясоставляющаятермоЭдс
- •2.1.2.Эффекттермоэдсвметаллахиполупроводниках
- •Термоэлектрическиеэффектыпельтьеитомсона
- •Терморезисторы
- •Металлическиетерморезисторы
- •Кремниевыетерморезисторы
- •Транзисторы
- •Термисторы
- •Термическийвакуумметр
- •Термическиесенсорыпотокагаза
- •Термоанемометры
- •Термоанемометрыснагревателемизполикристаллическогокремния
- •Термическийсенсор,чувствительныйкнаправлениюпотока
- •VXSxuxSxucos;
- •Термическийконверторсреднеквадратичногозначениянапряжения
- •Биморфныйтермомеханическийактюатор
- •Взаимодействиеизлучениясполупроводниками
- •Уравнениямаксвелла
- •Отражениеэлектромагнитногоизлученияотграницыразделадвухсред
- •Зависимостьоптическихконстантотчастоты
- •Интерференция.Просветляющиепокрытия
- •Поглощениевполупроводниках
- •Механизмыпоглощениясветавполупроводниках
- •Собственноепоглощение.Прямыепереходы
- •СобственноепоглощениеНепрямыепереходы
- •Экситонноепоглощение
- •Примесноепоглощение
- •Внутризонноепоглощение
- •Поглощениесвободныминосителямизаряда
- •Решеточноепоглощение
- •Приемникиизлучения
- •Поотношениюксопротивлениюнагрузки:
- •Методыизмеренияпараметровфотоэлектрическихполупроводниковыхприемников
- •0,1Fрезfэкв0,2fрез,
- •Энергетическиехарактеристикиизлучения
- •IbAcos.
- •IBdAcos,
- •Мощностьиспектральныйсоставизлученияабсолютночерныхтел
- •Энергетическийисветовойпотокиизлучения
- •Цветовоезрение
- •Xyz(условныеобозначениясм.Нарис.5.18):
- •Приемцветногоизображенияприпомощиприемников
- •650Нмсераялиния
- •Равновесныеинеравновесныеносителизаряда
- •Равновесныеносителизарядавполупроводниках
- •Неравновесныеносителизарядаквазиуровеньферми
- •Рекомбинацияносителейзарядавремяжизни
- •1Nстt
- •Механизмырекомбинации
- •Излучательнаярекомбинация
- •Imax 2g
- •Межзоннаяоже-рекомбинация
- •Рекомбинациячерезлокальныецентры
- •Поверхностнаярекомбинация
- •Распределениенеравновесныхносителейзаряда
- •Уравнениянепрерывностидляэлектроновидырок
- •Диффузионноеуравнение
- •Лавинныефотодиоды
- •Фотосопротивления
- •Фотоприемникинаосновеструктурметалл–диэлектрик–полупроводник
- •Приповерхностныеобластипространственногозаряда
- •10 Blip 10
- •Целипримененияоптическихсистемиихстроение
- •Болометрическиематрицы
- •Принципдействияихарактеристикитепловыхприемниковизлучения
- •Параметрытпи
- •Болометры
- •Линейчатыеиматричные
- •Составипринципработыизмерительногостенда
- •–Осьлинейкифотоприемников(лфп)иЛфпу;
- •Характеристикилинейчатыхфотоприемныхустройств
- •Тепловизионныематрицы
- •Линейчатыеиматричныепзи-приемникиизображениянаосновеInAs
- •Преобразованиесветовогопотокавцифровуюинформацию
- •Оцифровываниесигнала
- •Приборы,отображающиеоптическуюинформацию
- •ВикторАлексеевичГридчин,ИгорьГеоргиевичНеизвестный,ВладимирНиколаевичШумский физикамикросистем
- •Часть2Учебноепособие
- •630092,Г.Новосибирск,пр.К.Маркса,20
Поотношениюксопротивлениюнагрузки:
режимхолостогохода,прикоторомвнешнеесопротивлениена-грузкимногобольшединамическогосопротивленияФЭПП;
режимкороткогозамыкания,прикоторомвнешнеесопротивле-ниенагрузкимногоменьшединамическогосопротивленияФЭПП;
режимработыссогласованнойнагрузкой,прикоторомвнешнее
сопротивлениенагрузкиравновыходномудинамическомусопротив-лениюФЭПП.
ПАРАМЕТРЫЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИФЭПП
Чувствительностью(S)ФЭППназываетсяотношениеизмененияэлектрическойвеличинынавыходеФЭППприпадениинанегоизлу-чениякколичественнойхарактеристикеэтогоизлучениявэнергетиче-скихилифотометрическихединицах.Различаютвольтовую(SU)итоковую(SI)чувствительности,атакжечувствительностьФЭППкпотокуизлучения,измеренномувэнергетических(SФэ)илифото-метрическихединицах(SФ);коблученности(SЕэ)икосвещенно-сти(SЕ).ЧувствительностьФЭППкнемонохроматическомуизлуче-ниюзаданногоспектральногосоставаназываетсяинтегральной(Sинт),акмонохроматическомуизлучению–монохроматической(S).Крометого,естьстатическаячувствительность(Sст),опреде-ляемаякакотношениепостоянныхзначенийвыходногосигналаипо-токаизлучения,идинамическая(Sд)–определяемаякакотношениемалыхприращенийэтихвеличин.
ПАРАМЕТРЫШУМАИПОРОГАЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИФЭПП
Токомшума(Iш)называетсясреднееквадратичноезначениефлуктуацииобщеготокаФЭППвзаданнойполосечастот,анапряже-
ниемшумаUш
–среднееквадратичноезначениефлуктуацииобщего
напряжениявтойжеполосечастот.Токинапряжениешумаопреде-ляютпорогчувствительностиФЭПП(Фп).ОнопределяетсякаксреднееквадратичноезначениепервойгармоникидействующегонаФЭППмодулированногопотокаизлучениясзаданнымспектральнымраспределением,прикоторомсреднееквадратичноезначениепервойгармоникинапряжения(тока)фотосигналаравнонапряжению(току)шуманачастотемодуляциипотокаизлучения.УпотребляетсяидругаяформулировкапорогачувствительностиФЭПП,гдеонопределяется
какзначениемощностипотокаизлучения,подвоздействиемкоторогоотношениесигнал/шумравноединице.Еслиприопределениипорогачувствительностиизмеренияшумапроводятсявединичнойполосечастот,тоопределенныйтакимобразомпорогназываетсяпорогомчувствительностивединичнойполосечастот(Фп1).ЕсликтомужепорогчувствительностивединичнойполосечастотприводитсякединицеплощадиФЭПП,тоонназываетсяудельнымпорогомчувст-
п
вительностиФЭПП(Ф*).Очевидно,чторазмерностиэтихвеличинразные.
Всовременнойлитературепорогчувствительностивединичнойполосечастотназываетсямощностью,эквивалентнойшуму(МЭШ).
Неменеечастоиспользуютсяпонятияобнаружительнаяспособ-ность(D)иудельнаяобнаружительнаяспособность(D)ФЭПП.Поднимипонимаютсясоответственновеличины,обратныепорогучувствительности(МЭШ)иудельномупорогучувствительностиФЭПП.Понятиеобнаружительнойспособностивведенодляудобствасравнениякачестваприемников.
СПЕКТРАЛЬНЫЕХАРАКТЕРИСТИКИФЭПП
СпектральнойхарактеристикойчувствительностиФЭППна-зываетсязависимостьмонохроматическойчувствительностиФЭППотдлиныволныпадающегоизлучения.Спектральнаяхарактеристикачувствительностибываетабсолютной,когдачувствительностьизме-ряетсявабсолютныхединицах,иотносительной,когдаонаотнесенакмаксимальномузначениюмонохроматическойчувствительности.Приэтомдлинаволны,соответствующаямаксимумуспектральнойхарактеристикичувствительности,называетсядлинойволнымакси-мумаспектральнойчувствительности(max).Длинноволновой(коротковолновой)границейспектральнойчувствительностиФЭППназываетсянаибольшая(наименьшая)длинаволнымонохрома-тическогоизлучения,прикотороймонохроматическаячувствитель-ностьФЭППравна0,1еемаксимальногозначения.Всоответствиисэтимобластьюспектральнойчувствительности()ФЭППназы-ваетсядиапазондлинволн,вкоторомчувствительностьФЭППсостав-ляетнеменее0,1отсвоегомаксимальногозначения.