Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
Увеличение температуры повышает скорость рекомбинации, т. е. уменьшает тн и тсш и наоборот — охлаждение увеличивает Тн И Т^п [15]. _ к 1
Фотопроводимость ФР при увеличении освещенности растет'; сначала быстро, потом медленно, а при повышении температуры падает, т. е. поток излучения и температура оказывают на фотопроводимость противоположное влияние, j
Температурное уменьшение проводимости происходит при тем больших температурах, чем выше освещенность.
На постоянную времени нарастания (тн) ФР оказывает влияние выдержка его в темноте (при длительной выдержке тн увеличивается в 3—4 раза).
На рис. 4.3, а приведены частотные характеристики некоторых ФР, которые также характеризуют их инерционность.
Фототок и спектральная характеристика чувствительности ФР. В освещенном состоянии удельная проводимость ФР [6]
о = е [(я» + An) Ue + (р0 + Ар) Un] =
= е [(n0Ue -j- PoUn) -f- (AnUе -j- ApUn)] = сг0 —j— Дсг, (4.10) где е — заряд электрона, е — 1,6 10“19 А-с; Ue и [/„ — подвиж-
0 200 400 600 800Е,а,лк
Рис. 4.2. Зависимость постоянной времени ФР от освещенности:
> — V 2 — тгп Для сфЗ-1; 3 — т • 4 - для ФСК-4 А
4*
99
max
1,0 0,6 о,г
10*
10'
ё)1(Ф),тА
500
V\
- С<Р~?^ Л \
10s fju,
500
R(E),kOm
1500 2500 Е,як
Рис, 4.3. Характеристики некоторых ФР: а — частотные; б — световая и люкс-омичеекяя; в — зависимость сопротивления от потока излучения
ности электронов и дырок соответственно, см2/(В -с)—(с,м/с)/(В/см); ст — собственная темновая удельная проводимость ФР, Ом-1-см"1; Act — приращение удельной проводимости ФР при освещении, Ом"1 • см-1.
Если ФР имеет толщину Я, длину / и ширину d, то суммарный ток I, который потечет через него при приложении внешнего напряжения Uaит, определится как
I = GUau.c = ст UaaT - ст0 Um„ 4- А о Uиит = /т + /ф)
(4.11)
где С — общая проводимость ФР, Ом"1; /т — темновой ток ФР, А; /ф — фототок ФР, А.
Темновой ток ФР определяет уровень его собственных шумов, а следовательно, его пороговый поток и обнаружительную способность, поэтому его стремятся уменьшить за счет уменьшения d и Я или ст — при охлаждении. Фототок короткого замыкания в установившемся режиме для собственного полупроводника при А= Ару = gx = Апу определяется с учетом выражений (4.3)— (4.11)
1Ф = Ao~VDm - е (AnyUt + ApvUu) Упит =--
==е Any (I/, + Uп) Vпит = е (Ue f Un)-^-a(k)r\(X)EpkxVtmT.
100
'чс. 4.4. Относительные спектральные характеристики чувствительности некоторых ФР:
напыленный CdS (295 К); 2 — ФСК-Ml (CdS при 295 К): 3 — ФСД (CdSe при 295 К):
монокристалл р-типа из Ge: Au при 77 К; S — ФСА (PbS при 295 К); 6 — PbSe '•5 К)‘, 7 — монокристалл n-типа из InAs при 295 К; 8 — монокристалл из InSb при 'К; 9 — Ge : Hg (30 К); 10 — Ge : Zn : Sb (53 К); 11 — Ge \ Cd (4.2 K); 12 — Ge :
: Cu (4,2 K); 13 — Ge : Zn (4,2 K)
Имея в виду, что v = с/Х, а Фе% = Ep%dlhv, Вт, получим
/ф == (л) "Л (А-) л} [т (t/e + Uu'] -^-Упит Фа- (4.12)
Из выражения (4.12) монохроматическая токовая чувствительность ФР на основе собственной проводимости будет равна
Sjk =ir(a М ^ tT V' + и^] 4-и(4ЛЗ)
В выражениях (4.12) и (4.13) в фигурных скобках находятся ччраметры, определяющие монохроматическую чувствительность ФР, в квадратных скобках — физические параметры полупровод-тка.Из этих выражений видно, что фототок и монохроматическая чувствительность ФР пропорциональны толщине Н и обратно чропорциональны квадрату его длины I2. Данное выражение праведливо при малом монохроматическом потоке, когда Ап <^п0
I приращение удельной проводимости ФР пропорционально Ф^.
В реальных ФР на основе собственных полупроводников Н > ¦> 1 la (X) и скорость генерации носителей изменяется по толщине Ьотоприемника по экспоненте. Почти все носители генерируются и тонком поверхностном слое, и далее происходит диффузия но-ителей с этого слоя в глубь пластинки. Это видоизменяет выра-кения (4.12), (4.13), что следует учитывать при точных расче-ах [6].
Таким образом, спектральная чувствительность ФР зависит от мтериала чувствительного слоя и охлаждения и охватывает широкий спектральный диапазон от 0,3 до 40 мкм (рис. 4.4). Абсо-ютная спектральная чувствительность неохлаждаемых ФР при
101
понижении температуры повышается, так как уменьшается тепло! вая генерация носителей тока.
Световая характеристика фототока ФР IE (Е) и его люкс-оми-ческая характеристика R (Е), как правило, нелинейны (см.' рис, 4.3, б). Характер их изменения в большой степени зависит, от наличия в ФР примесей. ;
Вольт-амперные характеристики ФР I (V7) при Ф = const-линейны в широких пределах. Нелинейность вольт-амперной характеристики наблюдается в ФР на основе CdS и CdSe при нагреве; чувствительного слоя при больших освещенностях.
ФР присущи токовый Ilf шум, генерационно-рекомбинационный, тепловой и радиационный шумы.
Эксплуатационные параметры и относительное изменение сопротивления ФР. Каждому типу ФР соответствует максимально допустимая электрическая мощность рассеивания РФР И1ах и максимальное напряжение питания VФР шах. Напряжение питания цепи ФР — нагрузка для заданного в паспорте УФР тах — не должно превышать 198 ]
