2. Конструкции фоточувствительных приборов и узлов приемников излучения

Многообразие существующих решений фоточувствительных приборов ПрОМ можно представить в обобщенном виде пятью типовыми конструкциями, приведенными на рис. 8.2. Одна из конструкций фотодиода (рис. 8.2,а), содержащая пластинку германия 1 (или кремния) с присоединенными к ней выводами 3, опрессована прозрачной пластмассой 2 (полиуре­тановая смола). Поверхность фотодиода [ ] покрывается слоем светонепроницаемого лака 4. Напротив чувствительной поверхности пластинки 1 в конструкции фотодиода формируют технологическое отверстие 5. При малых поперечных размерах такой фотодиод может быть использован для образования измерительных линеек при построении датчиков длины ?

В металлостеклянном корпусе (рис. 8.2,б) представлена одна из конструкций фототранзи­стора, состо­ящего «из германиевой пластины 1, в которую с обеих сторон соосно впаяны навески индия, образующие коллектор 2 и эмиттер 3». Пластина 1 припаяна оловянным кольцом к кристаллодержате­лю 4, который в свою очередь приварен к фланцу 5. Коллектор и эмиттер посредством тонких проводников 6 соединены с выво­дами 7, изолированными от фланца стеклянными изоляторами 8. Базовый вывод 9 приварен к фланцу 5. Весь фототранзистор поме­щен в герметичный корпус, в котором имеется круглое отверстие, закрытое стеклом 11.

На рис. 8.2,в приведена другая конструкция фотодиода в металлостеклянном корпусе. Круглая пластинка 1, вырезанная из монокристалла германия, установлена в кристаллодержателе 2 и припаяна к нему оловянным кольцом 8. Сам кристаллодержа­тель вмонтирован в металлический корпус 3. Вывод 4 проходит через металлическую трубку 5, закрепленную стеклянным изо­лятором 6 во фланце 7. Второй вывод обеспечивает кристалло­держатель 2 и корпус 3. Напротив чувствительной поверхности пластинки 1 в корпусе 3 имеется круглое отверстие, закрытое стеклом 9. Для обеспечения стабильности характеристик фотодиода корпус последнего герметизирован. В другой конструкции фотодиода (рис. 3.7,г) гер­метизация обеспечивается применением стеклянной оболочки. Пластина полупроводникового кристалла 1, снабженная вы­водами 4, впаяна в стеклянный баллон 2. Поверхность баллона покрыта оболочкой 3 из непрозрачной пластмассы, в которой имеется окно 2. Маркировку выводов 4 осуществляют с помощью разноцветных изоляционных трубок 5.

На рис. 8.2,г представлена конструкция фотодиода, где гер­метизация обеспечивается «применением стеклянной оболочки. Пластина полупроводникового кристалла 1, снабженная вы­водами 4, впаяна в стеклянный баллон 2. Поверхность баллона покрыта оболочкой 3 из непрозрачной пластмассы, в которой имеется окно 2. Маркировку выводов 4 осуществляют с помощью разноцветных изоляционных трубок 5. Конструкция фотодиода в металлостеклянном корпусе представлена на рис. 8.2,д. Основание 1 фотодиода «состоит из ко­варовой втулки и двух коваровых выводов, спаянных стеклом С49-2. К одному из выводов приварен кристаллодержатель 2 с кристаллом кремния 3, а к другому припаян электродный вывод 6. Излучение на кристалл попадает через стеклянную линзу 5 баллона 4, кото­рый герметично припаян к основанию. К нижним концам выводов основания припаяны гибкие наружные выводы 7, оканчивающиеся наконечниками.

Рис. 8.2. Типовые конструкции фоточувствительных приборов ПрОМ

Для защиты от замыкания на выводы надеты по­лихлорвиниловые трубки 8». Общие требования к конструкции

фоточувствительных приборов ПрОМ проявляются в том, что все «пластмассовые корпуса напротив кристаллов, а также стекла для окон в металлических корпусах должны быть прозрачными для той части спектра, к которой чувствителен данный прибор. Для германиевых приборов — это видимая и ближняя ИК-область оптического спектра, для кремниевых приборов - видимая об­ласть (таблица 8.1). Корпуса приборов изготавливаются из металла, обеспечивающего герметичный спай со стеклом. В отечественных фотодиодах и фото­транзисторах для этой цели используют специальный сплав ковар. Кристаллодержатели изготавливают из никеля толщиной 0,2 мм».

Таблица 8.1 Технические характеристики кремниевых фотодиодов

Тип фотодиода	Размеры фоточувствительной площадки, мм	Диапазон спектраль­ной характеристики, мкм	Длина волны макси­мума спектральной характеристики, мкм	Рабочее напряжение, В	Темновой ток, мкА, не более	Интегральная чувствительность, мА/лм (мкА/лк), не менее
ФДК-1	ø1	0,5...1,1	0,8...0,9	20	3	3
ФДК-1В	ø1	0,5...1,1	0,8...0,9	—	3	3
ФД-3К	ø1,13	0,5...1,1	0,8...0,9	15	0,5	3
ФД-7К	ø10	0,4...1,1	0,82...0,86	27	5	4,7∙10-1
ФД-8К	2x2	0,5...1,12	0,85...0,92	20	1	6∙10-3
ФД-10КП	ø0,5	0,5...1,05	0,82...0,92	10	0,005	3
ФД-17К	ø10	0,55...1,1	0,82...0,92	15	10	4,7∙10-1
ФД-24К	ø10	0,47...1,12	0,75...0,85	27	2,5	4,7∙10-1
ФД-27К	1,9x1,9	0,4...1,1	0,8...0,95	20	1	7,5∙10-3

Пример конструктивного исполнения узла приемного модуля излучения с использованием фотодиода типа ФД-7К (ФД-24 К) приведен на рис. 8.3. В этом узле «фотодиод 1 вместе с оправой 6 можно перемещать достаточно точно вдоль оптической оси в несущем корпусе 5. Перемещение фотодиода и закрепление его в нужном положе­нии осуществляют с помощью двух регулировочных винтов 3 с мелкой резьбой.

Рис. 8.3. Узел приемника излучения c осевым пере­мещением фотодиода:

1- фотодиод; 2- гайка; 3- винт; 4- штырь; 5- корпус; 6 – оправа

При эксплуатации таких узлов часто возникает необходимость в защите фотодиода или фототранзистора от вибрационных колебаний объекта, на котором он уста­новлен.

На рис. 8.4. приведен простейший вариант конструкции такого узла приемника из­лучения с фототранзистором (типа ФТ-1Г), где

Рис. 8.4. Узел ПрОМ с защитой фототранзистора от вибрации:

1- фототранзистор, 2- втулка; 3 - вкладыши из пенополиуретана; 4- гайка; 5 - корпус

где амортизирующими элементами являются вкладыши 3 из эластичного пенополиуретана или пористой резины. При построении узлов ПрОМ возможны и другие конструктивные решения, приведенные в [1].