Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Ишанин Г.Г. -> "Источники и приемники излучения" -> 46

Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.

Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Андреев А.Л. Источники и приемники излучения — Спб.: Политехника, 1991. — 240 c.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка): istochnikiizlucheniya1991.djvu
Предыдущая << 1 .. 40 41 42 43 44 45 < 46 > 47 48 49 50 51 52 .. 94 >> Следующая

Форма частотной характеристики и /гр зависит от параметров самого ФД, от приложенного обратного напряжения питания, от спектрального состава падающего на ФД излучения (меняется глубина проникновения излучения), от формы модуляции излучения и т. д. •
Постоянная времени обычных ФД на основе Ge составляет 10~6 с, на основе Si — 10-в с при напряжении питания порядка 20В. Чтобы уменьшить постоянную времени, используют p—i—п-структуры с сильным Уобр, уменьшают толщину базы и т. д.
Частотную характеристику ФД можно скорректировать в электронном тракте, как об этом говорилось выше.
Фототок и спектральная чувствительность ФД. Фототок ФД образуется избыточными, генерированными при освещении неосновными носителями, дошедшими до р — «-перехода. Его значение входит в общее выражение для вольт-амперных характеристик ФД, поэтому в фотогальваническом режиме
/фх = Ерка (А; г) KX)ev,
где /ф — плотность тока, А/см2; Ev% — спектральная плотность энергетической освещенности в квантах, квант/см2-с; а (А,) — спектральный коэффициент поглощения, отн. ед.; т) (X) — квантовый выход полупроводника, 1/квант; е — заряд электрона, А-с; v — доля нерекомбинированных носителей заряда, дошедших до р—л-перехода (коэффициент собирания), отн. ед.
Так как
Фх = -ЕрьАфдЬ)-, а (X) = 1 — р (А),
то
К = [(1 - р (^) л (М МО , (4.28)
500
300
/00

100В \10В
v=o\ \

5)11<Р,мкА1мВт 500
0,4 О,В. 0,8 1,0Л, мкм
1,0 Л, мкм
Рис. 4.I2. Изменение спектральной чувствительности кремниевого ФД при переходе от фотогальванического режима к фотодиодному (а) и влияние на нее температуры (б)
где Дфд — площадь фоточувствительной площадки, см2; р (К) • — спектральный коэффициент отражения, отн. ед.
Из выражения (4.28) можно получить абсолютную спектральную характеристику чувствительности фотодиода (А/Вт)
. pr I
5абс ^ = {[1 Р ^ ] Л X Я).
Как видно из этого выражения, спектральная чувствительность ФД определяется в основном свойствами полупроводника, из которого он изготовлен. Спектральная характеристика ФД зависит от толщины базы (глубины залегания р—д-перехода) и от диффузионной длины неосновных носителей. Чтобы повысить спектральную чувствительность в длинноволновой области, надо увеличить диффузионную длину носителей, а в коротковолновой области — создать большие тянущие электрические поля в базе, чтобы генерируемые в тонком слое носители разделялись тянущим полем и не успевали рекомбинировать, как это происходит в поверхностно-барьерных ФД. Спектральная чувствительность ФД меняется при переходе от фотогальванического режима к фотодиодному, так как меняется коэффициент собирания носителей (рис. 4.12, а). На спектральную чувствительность ФД значительно влияет температура фоточувствительного слоя. Повышение температуры уменьшает ширину запрещенной зоны [для Si — d (АЕ)/йТ =4-10~4 эВ/К и зависимость линейная, для Ge — квадратичная ] и увеличивает коэффициент собирания носителей, что смещает границу спектральной чувствительности ФД и ИК-область (рис. 4.12, б), и, наоборот, понижение температуры уменьшает диффузионную длину неосновных носителей и коэффициент собирания, что смещает спектральную чувствительность в коротковолновую область. Совокупный эффект этих механизмов для Si показывает рис. 4.12, б, из которого видно, что абсолютная спектральная характеристика ФД на основе Si с понижением температуры понижается с одновременным смещением максимума в коротковолновую область. На рис. 4.13
120
а)
В,см-Гц'/г-Вт’ 10'
6) Л,см-Гц1/2-Вт’
10’
N л А
Л



0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 X,мнм
Рис. 4.13. Спектральные характеристики охлаждаемых ФД из InSb (а), неохлаждаемых из InAs (б); GaAs, Si и Ge (в)
приводятся спектральные характеристики неохлаждаемых и охлаждаемого ФД. Интегральная чувствительность кремниевых ФД лежит в пределах 3—20 мА/лм, германиевых 15—25 мА/лм.
Энергетическая характеристика, шумы и обнаружительная способность ФД. Энергетическая характеристика ФД в диодном режиме линейна в широких пределах. В фотогальваническом — нелинейна, но диапазон измерения сигнала велик. Линейность энергетической храктеристики в фотогальваническом режиме наблюдается только при условии /ф < Is. Значение потока излучения, для которого сохраняется линейность энергетической характеристики в фотогальваническом режиме,
AR0 „ . при -?-»
Ф - 0,2А
ah*j/
где А = 1ч-4 — постоянный коэффициент, зависящий от материала фоточувствительного слоя (для Ge А = 1).
Так как сопротивление р—п-перехода R0 меняется в зависимости от /ф, невозможно подобрать оптимальное для всех случаев RH. Для случая 50 -< /ф/Zs 1010 с погрешностью 3—4% можно считать оптимальным
n noon |п(/ф//в)
Rn ^ 0,88/?0 ~
121
a)I,mA(Ge) 1,мкА (Si)
Рис. 4.14. Зависимость темнового тока ФД из Ge (-
-) и Si (-
от тем-
пературы (а) и схема включения ФД на операционный усилитель (б);
1 — при Ф = 0,005 лм; 2 — при Ф = 0
В условиях работы ФД в диодном режиме с немодулирован-ными потоками излучения основным фактором, ограничивающим его обнаружительную способность, служит обратный темновой ток источника питания. Значение его при комнатной температуре для разных типов ФД колеблется от единиц до десятков микроампер. Темновой ток германиевых ФД сильно зависит от температуры (при изменении температуры от 20 до 50 °С /т меняется в 3—5 раз, рис. 4.14, а), влажности и давления, что не наблюдается у кремниевых ФД. Кроме того, достоинством кремниевых ФД является также возможность их работы с обратными напряжениями в сотни вольт, что недопустимо для германиевых ФД.
Предыдущая << 1 .. 40 41 42 43 44 45 < 46 > 47 48 49 50 51 52 .. 94 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed