Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
Адиабатические системы на эффекте Джоуля—Томпсона основаны на поглощении тепла резко расширяющимся газом, который и охлаждает ФР. Достижимая температура до 78 К.
Применять компрессорные холодильные установки можно только в лабораторных условиях, так как установки имеют большие габаритные размеры.
Ш
В последние годы для охлаждения ФР используют газовые микрокриогенные машины, работающие на основе различных циклов с ресурсом работы до 20 тыс. ч при температуре охлаждения до 4 К и хладопроизводительности более 2 Вт, однако при их работе возникают вибрации и помехи, которые ухудшают параметры Г1И [27].
Широкое распространение в последние десятилетия получили термоэлектрические холодильники на эффекте Пельтье, в которых охлаждение достигается за счет протекания электрического тока через термопарные спаи, при этом один из спаев нагревается, а другой охлаждается. Самым распространенным материалом для термоэлектрических холодильников служит теллурит висмута (Bi2Te3), у которого показатель добротности равен (2-r-2,5) X 10~3 К”1. -При использовании одного каскада такого микрохолодильника достигают перепада температур холодного и горячего спаев 70’. При использовании нескольких каскадов термоспаев достигают температуры 140—160 К, что бывает часто недостаточно. Тем не менее в диапазоне охлаждения 200—273 К указанные термоэлектрические микрохолодильники широко применяют, так как они имеют большой ресурс работы и малые размеры, бесшумны в работе, у них отсутствует вибрация.
Конструкции неохлаждаемых ФР. Конструктивно ФР состоит из тонкого слоя фоточувствительного полупроводникового материала с электродами в виде пленок, которые не подвергаются коррозии, наносимых испарением в вакууме из золота, платины или серебра. Фоточувствительный слой ФР из CdS и CdSe наносят пульверизацией на стеклянную или керамическую подложку, реже испарением в вакууме и спеканием порошкообразной массы. ФР на основе PbS и PbSe изготавливают химическим осаждением фоторезистивного слоя на подложку из стекла или кварца. Для защиты резистивного слоя от действия атмосферы его покрывают лаком или заделывают в герметичный корпус.
В настоящее время нет ни одной отрасли науки и техники, где не применяли бы ФР. Их широко используют в тепловизорах, радиометрах, теплопеленгаторах, в приборах спектрального анализа, в системах световой сигнализации и защиты. ФР применяют в системах контроля и измерения геометрических размеров, скоростей движения объектов, температуры, управления различными механизмами, для определения качественного и количественного состава твердых, жидких и газообразных сред и т. д. ФР сегодня—¦ один из самых распространенных ПИ.
§ 4.3. Фотодиоды
Принцип действия фотодиодов. Фотодиодами называют полупроводниковые приборы, основанные на внутреннем фотоэффекте, использующие одностороннюю проводимость р—«-перехода, при
112
Рис. 4.9. Схема генерирования и разделения пар носителей заряда при освещении р—n-перехода (а) и способы включения ФД на активную и реактивную нагрузки: фотодиодный (б, г) и фотогальванический (в, д)
освещении которого появляется э. д. с. (фотогальванический режим) иди (при наличии питания) изменяется значение обратного тока (фотодиодный режим). Фотодиоды (ФД) можно изготавливать на основе гомоперехода (р—n-перехода, образованного на границе двух областей одинакового материала, но с примесями противоположного типа), гетероперехода (р—«-перехода, образованного на границе двух областей разного материала с примесями противоположного типа) и барьера Шоттки (контактного барьера, образующегося на границе металл и «-полупровод-ник или металл и р-полупроводник и различных МДП структур) [85].
Односторонняя проводимость (вентильный фотоэффект) возникает при освещении одной или обеих областей р—«-перехода. Рассмотрим режимы работы ФД. При работе ФД в фотогальвани-ческом режиме в случае освещения «-области в ней образуются новые носители заряда — электроны и дырки (рис. 4'.9, а). Они диффундируют к р—«-переходу, где неосновные носители — дырки — переходят в p-область (обратный ток неосновных носителей), а электроны, для которых диффузионное поле р—-«-перехода является запирающим, остаются в «-области.
При постоянном'освещении в p-области накапливаются дырки, а в «-области —• электроны. Это приводит к, появлению фото-
э. д. с, поле которой направлено против поля диффузии в р—ft-переходе. Фото-э. д. с. понизит одностороннюю проводимость р—«-перехода, что увеличит прямой ток основных носителей.
При разомкнутой внешней цепи и неизменном освещении прямой ток будет увеличиваться до тех пор, пока токи основных и неосновных носителей не уравновесятся, при этом между электродами р—«-перехода устанавливается некоторая разность потен-
113
циалов холостого хода Vx, ж, возникающая под действием освещения.
При подключении к контактам фотодиода нагрузки (рис. 4.9, а) и отсутствии освещения через р—/г-переход и нагрузочное сопротивление потечет ток термически генерированных неосновных носителей /8, называемый темновым током. При освещении появляется дополнительный фототок неосновных носителей
