Фотоприемники на основе внутреннего фотоэффекта

В рабочем спектральном диапазоне абсолютная спектральная чувствительность составляет десятые доли ампера на ватт. В литературе встречается очень мало данных о диапазоне линейности полупроводниковых ФД. Измерения линейности проводятся в разных условиях, критерий нелинейности также различный и чаще всего вообще не указывается. Поэтому не представляется возможным сопоставить литературные данные по линейности ФД. В каждом случае применения ФД в СИ энергетических параметров лазерного излучения необходимо исследовать их диапазон линейности в рабочих режимах и условиях.

Темновые токи ФД определяются концентрацией и диффузионной длиной неосновных равновесных носителей заряда и зависят от ширины запрещенной зоны материала и температуры. Темновые токи у кремниевых ФД примерно на порядок ниже, чем у германиевых. Темновой ток обычных кремниевых ФД, изготовленных методом диффузии, 10-5—10-7 А. Кремниевые р—i—n-фотодиоды благодаря высокоомному i-му слою обладают меньшими темновыми токами — порядка 10-9 А. Эпитаксиальные кремниевые ФД, не уступающие по своим фотоэлектрическим свойствам стандартным диффузионным ФД, имеют предельно низкие темновые токи — порядка 10-12 А. ФД обладают сравнительно низким уровнем шумов, что в сочетании с высокой чувствительностью делает их ФП с низким порогом чувствительности. Это позволяет использовать ФД для измерений весьма слабых потоков излучения до 10-12 Вт в непрерывном режиме.

Инерционность полупроводниковых ФД определяется временем диффузии неосновных носителей, генерируемых оптическим сигналом к p—n-переходу, временем пролета носителей в р—n-переходе, а также временем RС-релаксации. У обычных ФД, в конструкции которых нс предусмотрено специальных мер для повышения быстродействия, временное разрешение составляет 10-6—10-8 с в зависимости от площади р—n-перехода, глубины его залегания. Временное разрешение германиевых и кремниевых лавинных ФД достигает 1 нс, кремниевых р—i—n-ФД от 1 до 20 нс.

Зонная неравномерность чувствительности полупроводниковых ФП обусловлена неоднородностями материала. Сопоставить литературные данные, касающиеся зависимости чувствительности от угла падения излучения и зонной неравномерности чувствительности, не представляется возможным, так как, во-первых, таких данных мало, а, во-вторых авторы обычно не указывают условий измерений. Поэтому при разработке СИ энергетических параметров лазерного излучения необходимо исследовать эти характеристики для каждого типа ФП.

Зонная неравномерность чувствительности зависит от длины волны излучения, что связано, по-видимому, с зависимостью глубины проникновения излучения от длины волны.

Зависимость чувствительности от угла падения потока излучения полупроводниковых ФП обусловлена зависимостью средней глубины проникновения излучения от угла падения и угловой зависимостью коэффициента отражения.

Для измерения относительно больших уровней мощности и энергии целесообразно применять ПИП с невысокой чувствительностью, т. е. ФЭ. Для измерения средних уровнен энергетических параметров лазерного излучения можно .применять как вакуумные приборы (ФЭУ), так и полупроводниковые (ФР, ФД). Для измерения малых потоков требуются приемники с высокой чувствительностью и низкими уровнями шума. Фотодиоды уступают по чувствительности ФЭУ. Однако ФД обладают гораздо более низким уровнем шума. Это позволяет применять ФД для измерений малых потоков не непосредственно, а с помощью усилителя. В этом случае ФД вполне могут конкурировать с ФЭУ, а в ряде случаев и превосходить их по характеристикам.

Основные преимущества ФД по сравнению с ФЭУ: небольшие габариты, низковольтное питание, высокая надежность н механическая прочность, более высокая стабильность чувствительности, низкий уровень шумов, лучшая помехозащищенность от электрических и магнитных полей.

Недостатки ФД по сравнению с ФЭУ: меньшее быстродействие для большинства ФД, более сильною влияние внешних условий (особенно температура) на параметры и характеристики прибора.

Для измерения временных параметров лазерного излучения следует применять наиболее быстродействующие фотоэлектрические приемники — ФЭ, для измерения малых потоком Ї ФЭУ и быстродействующие ФД.

Познавательно о обучении:

Особенности интеллектуальной одаренности
Психологическим изучением детской одарённости и разработкой психолого-педагогических вопросов обучения и воспитания незаурядных детей долгое время в нашей стране занимались очень мало. В соответствии с господствовавшей идеологией считалось, что не нужно выделять особо способных детей, что все равны ...

Методы развития психических функций, творческих способностей и личностных качеств учащихся
Использование творческих заданий. Это такие учебные задания, которые содержат творческий компонент, для решения которого учащемуся необходимо использовать знания, приемы или способы решения, ранее не применяемые. Это могут быть различные виды учебных заданий: сочинение, рисунок, придумывание задани ...

Инструменты, приспособления и инвентарь уроков трудового обучения при изучении машинной вышивки
Уроки технологии девочки при изучении машинной вышивки должны проводиться в кабинетах обслуживающего труда, где они приобретают навыки швейного дела. Кабинет должен быть оборудован швейными машинами и всеми необходимыми для урока вышивания – как в настоящей профессиональной мастерской. Наиболее удо ...