Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
5* 131
Рис. 4.20. Характеристика управления и определение по ней дифференциальной чувствительности фототиристора (а), влияние па нее температуры (б)
(рис.. 4.19, б). При некоторых значениях потока Ф суммарный коэффициент а — ап 4- ар становится равным единице и фототиристор переключается в проводящее состояние. Выражение для тока фототиристора при действии освещения
J __ ^КО 1 -1- ' ко 2 +
Т — 1«п(Ф) т^р (Ф)!'
Здесь /ф — суммарный фототок, /ф = /ф2 -J- ап/ф1 + ар/фз, где /*!, //Ф3—первичные фототоки, возникающие у переходов Я1<т Л„ /73.
Рассмотрим некоторые специальные виды параметров и характеристик фототиристоров. - ,
Характеристикой управления фототиристора называют зависимость напряжения включения фототиристора от управляющего светового потока или освещенности Увкл — / (Ф). Напряжение включения Увнл определяет переход прибора из закрытого состояния в открытое, и с увеличением освещенности фототиристора оно уменьшается (рис. 4.20, а). Кривую Увкл = = f (Ф) можно аппроксимировать выражением
-В (Ф-Фп0р)
^ВКЛ (Ф) “ УВКЛ 0е СПр I
где Ф и Увнл — текущие значения потока и напряжения включения; Увкл 0— напряжение включения при Ф = 0, равное максимальному напряжению включения У вкл maxi В — постоянный для данного типа тиристора коэффициент; Фспр — максимальный управляющий световой поток, при котором спрямляется выходная вольт-амперная характеристика в характеристику неуправляемого^ фототиристора, когда ФСЩ) = Фшах; Фпор — пороговый световой поток, определяющий область начальной чувствительности фототиристора.
132
Параметры ФПОр, ФСпр. ^вил о- ^ост имеют весьма значительный технологический и температурный разбросы (рис. 4.20, б).
Дифференциальной чувствительностью фототиристора по напряжению называют отношение приращения напряжения включения фототиристора к приращению светового потока (рис. 4.20, б)
bD = А V В1!Л/ДФ ¦
Чтобы определить SD фототиристора, проводят касательную, задаются ДФ и определяют соответствующее ему АУВКЛ, взятое по касательной, например, в точке. К, где SD = 4,5 В/млм.
Интегральную чувствительность фототиристора по току определяют как отношение среднего значения номинального тока, протекающего через открытый фототиристор, к световому потоку источника типа А — Фпуск при заданном анодном напряжении, которое указывается в паспорте.
Фототиристорам присущи дробовый (белый) и низкочастотный токовый шумы (1//), определяемые по ранее приведенным формулам, однако определять их нет необходимости, так как на практике определяют минимальный световой поток Фауск, обеспечивающий четкое управление прибором. При использовании фото-тиристоров следует учитывать зависимость УЕ,Л от рабочей температуры, УШ(Л — / {Т). Сумма температуры среды Т и нагрева протекающим током 0 не должна превышать допустимой температуры для фототиристора. Благодаря особенностям р -п.—р—п-структуры фототиристоры имеют некоторые преимущества перед ФД и ФТ в схемах, преобразующих падающий поток излучения в электрический сигнал (в фотореле, логических схемах и т. д.): область рабочих напряжений фототиристоров на порядок выше ФД и ФТ; предельно допустимый ток фототиристора и его интегральная чувствительность в 3—4 раза выше, чем у ФТ; постоянная времени фототиристора сравнима с ФД и меньше, чем у ФТ; диапазон рабочих температур сравним с кремниевым ФД, а наличие управляющего электрода позволяет осуществлять температурную компенсацию.
§ 4.5. Приемники излучения на основе многокомпонентных систем
В приборах, работающих в ИК-области спектра, в последние годы получили широкое применение узкозонные ПИ на основе твердых растворов (тройных и более соединений) Hg^Cd^Te; Pbj^Sn^Te; Ph^Si^Se; Al^Ga^Sb; In^-Ga^As; GaAs^Sb* и четырех компонентных систем In—Ga—As—P.
Особенность названных материалов состоит в возможности изменять ширину запрещенной зоны смеси, а следовательно, спектральную чувствительность в зависимости от химического состава твердого раствора (рис. 4.21) [461. Это позволяет создавать узко-
133
/
а)
АЕ, э8
иг -
0,8 ¦
0,4 .
о-уу- -zL_
-0,2 уго 40 60 80 100 - . _
6) sm too
w
20
10
8
5
4
Содержание Cd Те, %
х=0,60 / ГД1
(№Ю / /у/
У / 1/1
У х=0,17
(83 К)
> ^ х=0,95
(70li) \х-0,325
} \ | (156К) 1 . 1
/
4 6 S 10 20Х,тм
Рис. 4.21. Зависимость ширины запрещенной зоны полупроводника от состава HgTe—CdTe (а) и относительная спектральная чувствительность фотоприемников на основе Н^хСс^Те (б);
1 — 235 К; 2 - 4,2 К; з
Д-Ед для л = 10,6
зонные охлаждаемые для ИК-области ПИ с максимумом чувствительности в диапазонах: 0,8—30 мкм для Hg^Cd^Te; 6,5— 31,8 мкм для Pb^Snj-Te; 8,4—3* ,2 мкм для Pbt_xSnxSe и не-охлаждаемые ФД и ЛФД: 0,7—1,6 мкм для Alj.Gai.xSb; 1,0 —
1.7 мкм для In* Ga^As; 0.8—i,5 мкм для GaAs^Sb*; 1,0—
1.7 мкм для In—Ga—As—Р. Для выращивания кристаллов Hgi_3SCda.Te используют смеси чистых элементов или чаще смеси соединений HgTe и CdTe. На их основе изготавливают высокочувствительные и быстродействующие ФР и ФД, не уступающие по обнаружительной способности в диапазоне 8—14 мкм лучшим ПИ из примесного германия.
