5. Оптоэлектронные преобразователи на основе интегральных фотодиодных матриц (ифдм)
ИФДМ представляет собой комбинацию элементарных МДП-фотодиодов, сформированных на общей полупроводниковой подложке. Они являются наиболее перспективными среди ОЭП развертывающего типа.
Развертка изображения в ИФДМ осуществляется путем коммутации элементарных ячеек матрицы электронными ключами, встроенными в ИФДМ (рисунок 2). Обычно с помощью вертикальных и горизонтальных шин ячейки организуют в столбцы и строки. При этом различают ИФДМ со словарной и поэлементной организацией. В первом случае одновременно считывается сигнал со всей строки матрицы, а во втором осуществляется последовательный опрос каждой элементарной ячейки матрицы при совпадении опрашивающих (сканирующих) напряжений по ее строкам и столбцам. Фототок Ip появляется при освещении элементарной ячейки с прямоугольной фоточувствительной площадкой с размерами x и y и определяется выражением
,
где S – токовая чувствительность фотодиода.
Для
монохроматического излучения S=0,4-0,5
,
а интегр. SB=0,33
Рисунок 2 – Фотодиодная ячейка
Измерение выходных сигналов осуществляется измерением или заряда, или фототока, протекающего через МДП-транзисторный ключ, либо путем измерения напряжения на выходе 2. При объединении фотоячеек используются либо параллельные, либо последовательные решетки МДП-фотодиодов в целях уменьшения выводов. В первом случае общей шиной объединяются все затворы, а во втором – все стоки ячеек. Схема этого соединения приведена на рисунке 3.
Для поэлементной выборки ячеек ИФДМ снабжают схемами в виде вертикальных и горизонтальных сдвиговых регистров или дешифраторов. Последние, генерируя коды «бегущая 1», обеспечивают выборку сигналов, что эквивалентно сканированию.
Рисунок 3 – Решетки МДП-фотодиодов
«+»: высокая чувствительность, возможность работы в статическом и динамическом режимах, малый уровень внутренних шумов, шире чем у ПЗС динамический диапазон.
«-»: малое число элементов разложения изображения, отсутствие для инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов.
Типы МФ-14 (32*32), МФ-16 (16*16), МФ-22 (64*64) и др.