18. Приемники излучения. Классификация, характеристики и параметры.
ПРИЕМНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ- устройства, предназначенные дляобнаружения или измеренияоптического излученияи основанныена преобразованииэнергии излучения в другие виды энергии, более удобные для непосредственного измерения (тепловую, механическую, электрическую и другие).
Разнообразие типов приемников оптического излучения определяется многочисленностью способов преобразования энергии и невозможностью создать приемники, одинаково чувствительные во всём оптическом диапазоне.
Приемники излучения, преобразующие невидимое рентгеновское, ультрафиолетовое или инфракрасное излучение в видимое, назыавают преобразователями.
По принципу действияприемникиоптическогоизлучения (ПОИ) делятся на следующие группы:
тепловые(термоэлементы, пироэлектрические приёмники, болометры, оптико-акустнч. приёмники),
- фотоэлектрические– на внутреннем и внешнем фотоэффекте (фотоэлементы, фотоумножители, вентильные фотоэлементы, фотодиоды, фототриоды),
- фотохимические.
По спектральному диапазонучувствительности ПОИ разделяют на:
неселективные, чувствительность которых не зависит от длины волны падающего излучения в широком диапазоне, и
- селективные, чувствительность которых ограничена определенным участком спектра.
Различают также:
одноэлементные и многоэлементные,
неохлаждаемые и охлаждаемые ПОИ.
Параметры и характеристики приемников излучения
Параметры:
параметры чувствительности
пороговые и шумовые параметры
временные
спектральные
эксплуатационные
Характеристики:
спектральные
вольтовые
зависимости параметров ПИ от величины потока излучения
фоновые
частотные
температурные
временные
пространственные
19. Сущность внутреннего фотоэффекта. Электропроводимость.
(фотопроводимости).
20. Приемники излучения на основе внутреннего фотоэффекта.
Внутренним фотоэффектомназывается перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и жидкихполупроводникахидиэлектриках, происходящее под действием излучений. Он проявляется в измененииконцентрацииносителей зарядов в среде и приводит к возникновениюфотопроводимостииливентильного фотоэффекта.
Фотопроводимостьюназывается увеличение электрической проводимости вещества под действием излучения.
21. Фоторезисторы – принцип действия, параметры, схема включения. Способы увеличения чувствительности фоторезисторов. Устройства для охлаждения ФР.
22. Фотодиоды. Принцип действия.
22. Фотодиоды. Принцип действия.
Итак, фотодиод -- это полупроводниковый диод, обратный ток которого зависит от освещенности.
Фотодиод, работа которого основана нафотовольтаическом эффекте(разделение электронов и дырок в p- и n- области, за счёт чего образуется заряд иЭДС), называетсясолнечным элементом. Кроме p-n фотодиодов, существуют и p-i-n фотодиоды, в которых между слоями p- и n- находится слой нелегированного полупроводника i. p-n и p-i-n фотодиоды только преобразуют свет в электрический ток, но не усиливают его, в отличие от лавинных фотодиодов ифототранзисторов.
Принцип работы:
При воздействии квантовизлучения в базе происходит генерация свободных носителей, которые устремляются к границе p-n-перехода. Ширина базы (n-область) делается такой, чтобы дырки не успевали рекомбинировать до перехода в p-область.Токфотодиода определяется током неосновных носителей — дрейфовым током. Быстродействие фотодиода определяется скоростью разделения носителей полем p-n-перехода и ёмкостью p-n-перехода Cp-n
Фотодиод может работать в двух режимах:
фотогальванический — без внешнего напряжения
фотодиодный — с внешним обратным напряжением
Особенности:
простота технологии изготовления и структуры
сочетание высокой фоточувствительности и быстродействия
малое сопротивление базы
малая инерционность
Обозначение в схемах:
Структурная схема фотодиода: 1 — кристалл полупроводника; 2 — контакты; 3 — выводы;Φ— поток электромагнитного излучения; Е — источник постоянного тока; RH— нагрузка.