Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
В последние годы широко стали применять пироэлектрические ПИ, основанные на пироэлектрическом эффекте, который заключается в том, что при изменении температуры пироэлектрического кристалла изменяется его поляризация. Пироприемники можно также классифицировать по материалу, из которого изготавливают чувствительный элемент, по виду охлаждения, конструкции ит. д., однако такая классификация получается слишком громоздкой, поэтому их целесообразно классифицировать по назначению.
К специальным видам тепловых ПИ можно отнести оптикоакустические ПИ, основанные на расширении объема газа под действием падающего излучения, дилатометрические ПИ, тепловые преобразователи изображения и ПИ на основе термоупругого эффекта в кристаллическом кварце.
Оптико-акустические ПИ делятся на два вида: селективные, в которых поглощает сам газ, а его расширение фиксируется оптическим или емкостным микрофоном, и неселективные, в которых излучение поглощает зачерненная мембрана, нагревающая соприкасающийся с ней газ, воздействующий на оптический микрофон. Оптико-акустические приемники классифицируют по вышеназванным видам и по типу оптических микрофонов, осуществляющих преобразование: давление газа — электрический сигнал.
По принципам работы к оптико-акустическим ПИ близки дилатометрические ПИ, использующие тепловое расширение твердых тел под действием поглощенной части падающего потока излучения. Приемным элементом дилатометрических Г1И служит биметаллическая пластинка.
Тепловые преобразователи изображения можно классифицировать по их видам и по тем физическим процессам, которые заложены в их основу.
В качестве приемного элемента в ПИ на основе термоупругого эффекта в кристаллическом кварце служит задемпфированная
74
(приклеенная на теплопроводящий элемент) пластинка кристаллического кварца .X-среза с токопроводящими электродами, один из которых обращен к демпферу, а на другой наносится поглощающее покрытие, определяющее диапазон спектральной чувствительности приемника. Такие приемники можно классифицировать по их назначению, виду охлаждения, конструктивным особенностям, по динамическому диапазону и т. д.
Фотоэлектрические ПИ делятся на две большие группы — фотоэлектрические ПИ на основе внутреннего фотоэффекта и фотоэлектрические ПИ на основе внешнего фотоэффекта. В фотоэлектрических ПИ падающие на ПИ фотоны оптического излучения прямо взаимодействуют с его кристаллической решеткой, в результате чего освобождаются носители тока. Если освобожденные носители тока остаются в полупроводнике, то наблюдается внутренний фотоэффект, который в фоторезисторах проявляется в увеличении их электропроводности (фотопроводимости). Если внутренний фотоэффект возникает в системах, состоящих из двух различных контактирующих веществ (металла и полупроводника, двух полупроводников) при освещении приконтактной области, то возникает фото-э. д. с. Это явление называют вентильным фотоэффектом, а ПИ, основанные на этом явлении, называют вентильными фотоэлементами, или фотоэлементами с запирающим слоем. Если в качестве контактирующих веществ в вентильном фотоэлементе применить полупроводники с п- и р-проводимостью, то такой ПИ называют фотодиодом. Фотодиоды с односторонней проводимостью р—n-перехода могут работать в фотогальваническом режиме, когда при освещении появляется фото-э. д. с., ив фотодиодном режиме с приложенным обратным напряжением, когда при освещении меняется значение обратного тока.
ПИ, подобные фотодиодам, но представляющие собой системы с р—п—/з-переходами и обладающие свойством внутреннего усиления фототока, называют фототранзисторами.
Развертывающие ПИ на основе полоски полупроводника р—п—/з-типа, позволяющие получить на сопротивлении нагрузки временное распределение тока, соответствующее распределению освещенности на ней, получили наименование сканисторов. ПИ •на р—п—р—/г-структурах, переходящие при освещении из закрытого состояния в открытое в прямом направлении, называют фототиристорами.
В последние годы появились матричные приемники, получившие название приборов с зарядовой связью (ПЗС). Они представляют собой периодическую структуру из емкостных элементов на основе металл—диэлектрик—полупроводник (МДП) с последовательным переносам зарядов.
Если носители тока (фотоэлектроны), возникающие в веществе при его освещении, эмиттируются в вакуум или газ, образуя ток во внешней цепи, то наблюдается внешний фотоэффект.
75
Простейшими ПИ на основе внешнего фотоэффекта являются вакуумные и ионньсе (газонаполненные) фотоэлементы (ФЭ) (вакуумные диоды) и фотоумножители (ФЭУ). Классифицировать ФЭ и ФЭУ можно по их назначению, по спектральной чувствительности, по газовому наполнению, по типу диодных систем и виду фокусировки электронных пучков у ФЭУ, по конструкции и по другим признакам.
К ПИ на внешнем фотоэффекте относят также электронно-оптические преобразователи (ЭОП), которые можно классифицировать по виду фокусировки электронных пучков, по числу камер, где происходит усиление электронных потоков, по назначению (усилители яркости или преобразователи излучения), по виду работ или исследований, проводимых с ЭОП, по конструктивному оформлению и т. д.
