Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
Функциональные фоторезисторы (ФФР) с переменным межэлектродным расстоянием (рис. 4.25, а) изготавливаются на основе фоторезистивной пленки CdS и CdSe, на которую наносятся низкоомные эквипотенциальные электроды 1, 4 так, чтобы расстояние между ними вдоль фоточувствительной площадки 2 изменялось по заданному закону. Щелевой световой зонд 3, продвигаясь вдоль фоточувствительной площадки, включает в цепь с RB участки разной длины (а следовательно, разного сопротивления) низкоомного (при освещении) фотослоя. По темновым участкам ток почти не идет, так как они имеют большое сопротивление. Если сопротивление эквипотенциальных электродов значительно меньше сопротивления освещаемого зондом фотослоя, то можно представить ФФР эквивалентной схемой (рис. 4.25, б) с сосредоточенными параметрами. При чисто омическом контакте электродов с фотослоем и большом значении R- выходной сигнал определяется следующим выражением:
V2 (*) = Ух [RJiRu + R$ (*))]•
Фототок, а следовательно, и выходной сигнал ФФР зависят от потока излучения в щелевом зонде и от температуры окружающей среды, что является недостатком работы ФФР. Эти недостатки устраняются в ФФР с компенсирующей нагрузкой (рис. 4.26, а).
141
Рис. 4.26. ФФР с компенсирующей нагрузкой (а), система выходных характеристик ФФР (б) с компенсирующей (---) и сосредоточенной (-----) нагрузками, зависимость выходного напряжения стабилизированного (---) и не-
стабилизированного (-----) ФФР от освещенности (в);
I — фотослой; 2 — диэлектрическая подложка: 3 — электрод; 4, б — параллельные элек-троды; 6 — подвижный световой зонд
В этом случае ФФР состоит из профильного фотопроводящего слоя 1, нанесенного на подложку 2, и из индиевых электродов 3—5. Расстояние между электродами 3 и 4 выбирается в соответствии с законом изменения V2 (х). Расстояние между электродами 4 и 5 постоянно и определяется требуемым сопротивлением нагрузки, которого в данном варианте нет, т. е. в качестве нагрузки используется фотослой с теми же люкс-амперными, температурными и временными (старение) характеристиками, что и профильного фотопроводящего слоя. Такая конструкция обеспечивает постоянство эксплуатационного параметра нагрузки в широком интервале температур окружающей среды, освещенностей зондз и времени эксплуатации ФФР (рис. 4.26, б). Разрешающая способность ФФР при этом остается неизменной и составляет несколько микрометров.
При изготовлении фото потенциометр а с компенсационной нагрузкой по аналогии с ФФР наблюдается также эффект стабилизации его работы.
Вид выходных характеристик (их крутизна) и ошибка функционального преобразования ФФР зависят от скорости сканирования Са зонда при работе его в динамическом режиме. При увеличении Сс увеличивается /ф, одновременно увеличиваются токи утечки через темновые области, так как увеличивается остаточная концентрация носителей от спадов релаксационного процесса после прохождения зонда. Таким образом, в стационарном режиме ФФР допустима его работа в узком диапазоне нагрузок, в динамическом — в узком диапазоне скоростей, зависящем от быстродействия его фоточувствительных слоев.
Рассмотренные ФФР с переменным межэлектродным расстоянием изготавливают на основе тройных соединений со сравнительно большим удельным сопротивлением (для CdSe : Си рт = 1010 Ом-см, Рф = 104-г-105 Ом-см). Минимально достижимым значением можно считать 104 Ом, поэтому увеличить токовый отбор в рамках
142
Рис.
4.27. Устройство ЩФФР с переменной шириной зондовой области
ФФР с переменным меж-электродным расстоянием можно только за счет Rs, что приводит к технологическим трудностям формирования топологии ФФР.
Установлено допустимое значение Яп/Яфа- Кроме того, трудно изготавливать большие поверхности ФФР с высокой однородностью фото-чувствительного слоя. Поэтому функциональное преобразование целесообразнее делать на непрофилирован-ном ФФР или ФФР щелевого типа изменением ширины зондовой области, которая служит как бы движком фоточувствительного реостата.
Устройство щелевого функционального фоторезистора (ЩФФР) показано на рис. 4.27. Щелевой фотопроводящий слой 2, нанесенный на подложку, находится между двумя параллельными электродами 3 и 1. При смещении теневой маски 4 с заданным профилем засвечиваемая площадь фоторезистора меняется по закону, определяемому прорезью маски, что и вызывает изменение V2 (х) на по соответствующему закону.
ЩФФР можно изготавливать с компенсирующей (внешние условия, изменения температуры и потока излучения) нагрузкой. В этом случае в профильной теневой маске делают щелевую прорезь параллельно ее перемещению, засвечивающую все время часть фоточувствительного слоя ЩФФР, являющегося нагрузкой.
Координатные фотодиоды, работающие на основе продольного фотоэффекта (инверсионные координатные фотодиоды — ИКФ). При локальном освещении ФД генерированные в области светового пятна носители растекаются вдоль слоя, создавая наряду с поперечной фото-э. д. с. (рис. 4.28, a) и продольную (рис. 4.28, б). Измеряя продольное напряжение между контактами А и В, расположенным на одной из сторон р—л-перехода, можно по его амплитуде и полярности судить о местоположении светового пятна на фотоприемной площадке (рис. 4.28, в). При совпадении светового пятна с центром фотоприемника продольная фото-э. д. с. равна нулю. При переходе светового пятна через центр в ту или иную сторону полярность продольной фото-э. д. с. меняет знак (рис. 4.28, в). Значение этой э. д. с. зависит от положения пятна по отношению к оси симметрии [69]
