Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 107

Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 2 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov21984.djvu
Предыдущая << 1 .. 101 102 103 104 105 106 < 107 > 108 109 110 111 112 113 .. 145 >> Следующая

глубина проникновения света 1/а, то общая стационарная скорость генерации
носителей в единице объема равна
где г) - квантовая эффективность (т. е число фотогенерированных
носителей, отнесенное к числу падающих фотонов) и п - число носителей в
единице объема (плотность носителей). Фототок, протекающий между
контактами, равен
где <8 - электрическое поле внутри фоторезистора и vd - дрейфовая
скорость. Подставляя п из уравнения (2) в уравнение (3), получим
п_ __ Ц (Pom/hv) т ~ WLD
(2)
/р = (a#) WD = (oixnti$) WD = (qmd) WD,
(3)
(За)
Определяя исходный фототок как
/ Р
342
Г лава 13
Таблица 1. Типичные значения коэффициента усиления и времени фотоответа
Фотодетектор Усилен ие Время фотоответа, с Рабочая температура, к
Фоюрезистор 1 - 10р Ю-З-10"8 4,2-300
р-я-переход 1 10"11 300
р~~ i-л-переход 1 10-8-10-1° 300
Диод со структурой металл- 1 10"11 300
полупроводник
Лавинный фотодиод 102-104 10-ю 300
Биполярный фототранзистор ю2 10-8 300
Полевой транзистор 102 10"7 300
из уравнения (За) получим коэффициент усиления фототока
/п Hn't#' _ х
L ~ tT '
(4)
где tr = Llvd - время пролета носителей. Коэффициент усиления, зависящий
от отношения времени жизни и времени пролета, является исключительно
важным параметром фоторезисторов. Для образцов с большим временем жизни и
малым расстоянием между контактами коэффициент усиления может быть
существенно больше единицы. Время фотоответа фоторезистора определяется
временем пролета tr. Поскольку для фоторезисторов характерны большие
расстояния между контактами и слабые электрические поля, то их время
фотоответа обычно больше аналогичного параметра для фотодиодов.
Некоторые типичные значения коэффи-
циента усиления и времени фотоответа приведены в табл. 1 [2, 8].
Рассмотрим теперь оптический сигнал с интенсивностью, модулированной по
закону
Р (со) = Popi (1 -f те№), (5)
где Яор, - средняя мощность оптического сигнала, т - коэффициент
модуляции и со - частота модуляции. Средний ток 1Р, обусловленный
оптическим сигналом, определяется выражением (За). Среднеквадратичная
мощность модулированного оптического сигнала равна mP0vi/V2, а
среднеквадратичный токовый сигнал может быть представлен в виде f9 ]
i ~ -g^QPt ( *\ 1 /6)
tn ~ \tr ) (i+eeV)'/* W
V2 hv
На рис. 3 показана эквивалентная схема фоторезистора^ Проводимость G
включает проводимость, обусловленную темновым током,
Фотодетекторы
343
Рис. 3. Эквивалентная схема фо-тореоисюра 19].
и проводимость, вызываемую фототоком и фоновым током. Тепловой шум,
обусловленный проводимостью G, равен
= 4 kTGB, (7)
где k - константа Больцмана, Т - абсолютная температура и В - ширина
полосы. Генерационно-рекомбинационный шум (дробовой шум) определяется
выражением [10]
4 qf0B
.2
Igr =
1, Г -f (о2х2 ' ^
где /0 - стационарный выходной фототок, равный 1Р ("Т/р/Д.). Используя
уравнения (6)-(8), можно получить выражение для отношения сигнал/шум:
(S/N) power-----
I2
lGR
+ "'
гщг (Pppt/hv) 8 В
, . kT tr i 2 2Ч G
1 н----------(14- (c)* ) ~г
1 Я т v 1 ' I о j
-1
(9)
Относительным критерием качества фотодетекторов [11] является мощность,
эквивалентная шуму (NEP)1, которая определяется как среднеквадратичная
мощность падающего излучения, необходимая для получения отношения
сигнал/шум, равного 1, в полосе
частот 1 Гц. Выражение для NEP (т. е. mP0pt/]/ 2) можно получить из
уравнения (9), подставив в него S/N = 1 и В - 1. Для инфракрасных
детекторов наиболее употребительным критерием качества является удельная
обнаружительная способность D* 1121:
а'/2в1/2
[см (Гц)1/2/Вт]. (10)
D* =
МЕР
Для того чтобы исключить неопределенность в D*, необходимо указывать,
является ли источником излучения абсолютно черное тело или
монохроматический источник и при какой частоте осуществляется модуляция.
Рекомендуется выражать D* как D* (X, /, 1) или D* (Т, /, 1), где X-длина
волны (мкм), f - частота модуляции (Гц), Т - температура (К). При этом
ширина полосы всегда равна 1 Гц.
Для фоторезистора, чувствительность которого ограничена фоновым
излучением, идеальная обнаружительная способность D*
1 Сокращенное обозначение словосочетания noise equivalent power
(NEP). - Прим. перед.
344
Глава 13
10
15
3
6
*
10
10
4.
.4- f
4
vr
%
1011 .j
б
4
2 10 9
CdS ^ (300К)
S * (идеальная) (77 К)
' Si (ЗООК). ,
\:ФД / \ \Я*(иде-\ he'-Аи \
• С77*)* \ тк^ \ /
-In$b(77)h \
\ \ \
/GaAs
USK)
<РД
L 6еШ Л \ \ /'
: (77К) ' V0(\ Ч'-" . ,
InSb (77К) / ГЪ?С !Р
HgCdTe(77K) ^\^6e:Zn(4t2K)
а\ Ge-Си (4,2 К) PbSnTe (77К)
0,1
-J-l-lL.
1 10 J, мкм
WO
Рис. 4. Зависимость обна-ружительной способности Ь* от длины волны
излучения для различных фоторезисторов и фотодиодов (фотодиоды обозначены
ФД). Штриховыми кривыми представлена теоретическая идеальная D* при 77 и
300 К и угле 2л ср [2, 3].
WOO
(рис. 4) при квантовой эффективности, равной 1, определяется выражением
[12]
D* (Я, /, 1)
_____________с exp (I)___________
2 У ШТ v2 (1 + 2? + 2^)1/2 '
Предыдущая << 1 .. 101 102 103 104 105 106 < 107 > 108 109 110 111 112 113 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed