12.32 Сурет. Фотоқабылдағыш құрылысы мен диодтың энергетикалық диаграммасы.
Қарастырылып отырған фото қабылдағыш қанығудың аз қараңғылық тогына ие: германий p–n-диодтарындағы токтан бір-екі есе аз. Бұл екендігін КН-лі гетеро құрылымда рұқсат етілмеген аумақ енінің көлемді Ge –ден көп көрсетеді, әлбетте, бұл энергетикалық спектрді өлшемді кванттау тиімділіг салдарынан болады.
Кері 1 В жылжыту кезіндегі қараңғылық тогының тығыздығы2*10–5 А/см2 құрады. Түрлі кері байланыстардағы ватт-амперлі сезімталдығының кәдімгі спектралды байланысы 12.33-суретт көрсетілген. Рұқсат етілмеген Si зоналар енінен кем энергиялы фотондарды жұту электрондардың Ge валентті аймақтарынан Si өткізгіштік аумағына өтуіне әкеледі. Бұл кезде Si өткізгіштік аумағында бос электрондар, ал Ge аралдарда – кемтіктер пайда болады. кемтіктер Ge КН- де локалданған болғандықтан, әлсіз электрлі алқаптарды фототокка негізгі үлесті тек электрондар ғана береді. Жоғары кернеу кезінде кемтіктер КН-де локалданған жағдайдан Si валенттілік аумағына фототокты өсіре отырып, тиімді қозғалуына болады. жеткілікті күшті алқаптарда, барлақ фототктар КН-ден шығу мүмкіндігін ие болған кезде, фото елестің қанығуы болады. Ge кванттық нүктереімен p–i–n+фотодиодының кванттық тиімділігі кері 3 В кернеуі кезінде 3% құрады.
12.33 сурет. кері байланыстардағы ватт-амперлі сезімталдығының спектралды байланысы
12.7. Кең қолданылатын фотоматрицалар
12.7.1. Жалпы мағлұмат
Фотоматрицалар, немесе жарық сезімтал матрицалар – бұл жарық сезімтал элементтреден – фотодиодтардан тұратын арнайы аналогты немесе сандық аналогты интегралды микро сызбалар.
Бұл тарауды дайындаған кезде әдеби мәліметтер [86]пайдаланылды.
Фотоматрицалар оларда проекцияланған кескінді аналогты электрлік белгіге немесе (матрица құрамында АЦП- аналогты-сандық өзгерткіш болған кезде) сандық мәліметтер ағынына айналдыруға арналған. Олар сандық фотоаппараттардың, қазіргі заманғы бейнекамералардың, телекамералардың, ұялы телефондарға кіріктірілген фоткамералардың, бақылау жүйелері камераларының және басқа да көптеген құралдардың негізгі элементі болып саналады; компьютер тышқанын қозғау оптикалық детекторларында, штрих кодтар сканерлерінде, планшет және проекциялы сканерлерде, астро- және күн навигациясы жүйелерінде қолданылады.Фотоматрица субпикселі құралы 12.34-суретт көрсетілген.
12.34 сурет. Фотоматрица субпикселі құралы. 1-фотоаппарат обьективі арқылы келген жарық фотоны; 2-субпикселдің микролинза; 3-субпикселдің R қызыл жарықфильтрі; 4-поликристалл кремнийден жасалған мөлдір қабықша; 5-кремний тотығы;6-n-типті кремний каналы; 7-тасымалдаушылардың генерация аймағы; 8-потенциальды шұңқыр аймағы; 9- p-типті кремний төсемесі.
ПЗЦ-матрицада қозғаудың буферлік регистрлері, КМОП-матрицада КМОП-пиксельдің жиектенуі сияқты, матрицаның ауданынының едәуір бөлігін «жеп қояды», нәтижесінде әр пиксельге тек оның үстіндегі жарық сезімтал аумақтың 30% тиесілі болады. Толық кадрлы ауыстыру матрицасында бұл аумақ үстіңгі беттің 70% құрайды. Дәл сондықтан да қазіргі заманғы ПЗС матрицалардың көпшілігіде пиксель үстіне микролинза орнатылады. Мұндай қарапайым оптикалық құрал ПЗЭ-элементтің үстіңгі бетінің оң бөлігін жабады және осы ауданға құлайтын барлық фотондарды пиксельдің едәуір жинақты жарық сезімтал ауданына бағытталған, концентрленген жарық ағынына жинайды.