Де 4 «Физические принципы и основные элементы для регистрации, модуляции и трансформации излучения» Приёмники оптического излучения

(Лекции + лаб.раб. + LEX1-6.doc + Кв. и опт. эл. ТТИ часть 2.pdf)

ПРИЁМНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ - устройства, предназначенные для обнаружения или измерения оптического излучения и основанные на преобразовании энергии излучения в др. виды энергии (тепловую, механическую, электрическую и т. д.), более удобные для непосредств. измерения. Они реагируют на интенсивность излучения, усреднённую по мн. периодам колебаний светового поля, т. к. время релаксации приёмника, независимо от того, на каком принципе он основан, определяется процессами переноса и релаксации, к-рые происходят за время, много большее периода колебания светового поля.

Разнообразие типов П. о. и. определяется многочисленностью способов преобразования энергии и невозможностью создать П. о. и., одинаково чувствительные во всём оптич. диапазоне. По принципу действия П. о. и. делятся на следующие группы: тепловые (термоэлементы, пироэлектрич. приёмники, болометры, оп-тико-акустнч. приёмники), фотонные, или фотоэлектрические (фотоэлементы, фотоумножители, вентильные фотоэлементы, фотодиоды, фототриоды, приёмники на эффекте увлечения), пондеро моторные, фотохимические, а также глаза живых существ. По спектральному диапазону чувствительности П. о. и. разделяют на неселективные, чувствительность к-рых не зависит от длины, волны падающего излучения в широком диапазоне, и селективные, чувствительность к-рых ограничена определ. участком спектра. Различают также одноэлементные и многоэлементные, неохлаждаемые и охлаждаемые П. о. и.

Фотоэлектрические приемники излучения используют внешний и внутренний фотоэффекты.

Фотоэлементы с внешним фотоэффектом -это вакуумные и газонаполненные фотоэлементы и фотоумножители. Принцип действия этих фотоэлементов заключается в том, что кванты света, достигая поверхности фотокатода, выбивают электроны, которые увлекаются внешним электрическим полем и создают фототок.

Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом — это фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы.

Фотодиод - это фоточувствительный полупроводниковый диод с р-n переходом (между двумя типами полупроводника или между полупроводником и металлом).

Фототранзистор - это управляемый излучением прибор с двумя или большим числом взаимодействующих между собой электрических переходов. Его применяют в качестве чувствительного к излучению элемента оптоэлектронных пар и фотоприемных устройств, первичного преобразователя измерительных информационных систем, элемента приемного модуля волоконно-оптических линий связи средней пропускной способности и др. Различают биполярные и полевые фототранзисторы. К фототранзисторам также относится фототиристор.

Прибор с зарядовой связью (ПЗС) — это интегральная схема, представляющая собой совокупность МОП (металл-оксид-полупроводник) или МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) структур, сформированных на общей полупроводниковой подложке таким образом, что полоски электродов образуют линейную или матричную регулярную структуру. Частный случай применения приборов с зарядовой связью – использование в качестве ФотоПЗС.

Электровакуумные фотоэлектронные приборы - это приборы, которые преобразуют энергию электромагнитного излучения в электрические сигналы. Принципы работы электровакуумных фотоэлектронных приборов основаны на использовании фотоэлектронной эмиссии. Рассмотрим основные свойства электровакуумных фотоэлектрических приборов, к которым относятся фотоэлементы и фотоэлектронные умножители.

Фотоэлементом называют электровакуумный прибор, использующий при своей работе явление внешнего фотоэффекта. Различают электровакуумные и газонаполненные фотоэлементы, которые отличаются друг от друга степенью разреженности газа в рабочем пространстве. В настоящее время наиболее широко применяются электровакуумные фотоэлементы, которые имеют два электрода: фотокатод, служащий источником электронов, и анод, собирающий фотоэлектроны. Анод изготавливают в виде плоской сетки, кольца, диска и т.д.; анод без больших потерь должен пропускать свет на фотокатод.