1. Приемникиизлучения

ОПРЕДЕЛЕНИЯ,ОТНОСЯЩИЕСЯКПРИЕМНИКАМИЗЛУЧЕНИЯ

Фоточувствительнымполупроводниковымприборомвообщеназываетсяполупроводниковыйприбор,чувствительныйкэлектро-магнитномуизлучениювультрафиолетовой,видимойиинфракраснойобластяхспектра.

Фотоэлектрическимполупроводниковымприемникомизлуче-ния(ФЭПП)называетсяфоточувствительныйполупроводниковыйприбор,принципдействиякоторогооснованнавнутреннемфотоэф-фекте.Именносэтимвидомфоточувствительныхполупроводниковыхприборовмывдальнейшемибудемиметьдело.

ФЭППконструктивносостоитизфоточувствительногоэлемента(ФЧЭ),подложки,вывода,контакта,корпуса,вкоторыйонзаключен,апертурнойдиафрагмыивходногоокна.СхематическиконструкцияФЭППпредставленанарис.5.2.

7

6

4

3 1

2

5

Рис.5.2.СхематическаяконструкцияФЭПП:

1–ФЧЭ;2–подложка;3–вывод;4–корпус;5–контакт;6–апертурнаядиафрагма;7–входноеокно

Фоточувствительнымэлементомназываетсячастьмонокри-сталлаилиполупроводниковогослоя,обладающаясвойствамивнут-реннегофотоэффектаипредназначеннаядляприемаоптическогоиз-лучения.ПодложкойФЭППназываетсяэлемент,накоторыйнаноситсяфоточувствительныйслой.Например,приизготовлениифо-торезисторовнаосноветвердыхрастворовкадмий–ртуть–теллур(КРТ)фоточувствительныйслойпленкиКРТ–осаждаютнаподложкиGaAs.Нафоточувствительномслоесоздаетсяконтакт–участокФЧЭ,обеспечивающийэлектрическуюсвязьегосвыводомФЭПП.СамФЧЭзаключенвкорпус,которыйявляетсяконструкцией,обеспе-чивающейзащитуФЭППотвоздействиявнешнейсредыиприсоеди-нениеегоквнешнейэлектрическойцеписпомощьювыводов.Состав-нойчастьюкорпусаявляетсяапертурнаядиафрагма,котораяслужитдляограниченияэффективногополязренияФЭПП.Излучениепопада-етнаФЧЭчерезвходноеокно,котороеобладаетнеобходимымпро-пусканиемизлучениявтребуемойспектральнойобластиспектра.

Всвязисмассовымприменениемвпоследниегодылинеекимат-

рицприемниковизлученияважноразделениемеждуодноэлементнымимногоэлементнымФЭПП.ЧастоприменяютсямногоспектральныеФЭПП,которыесодержатдваиболееФЧЭсразличнымидиапазонамиспектральнойчувствительности.ДляФЭППинфракрасного(ИК)диа-пазонадлинволн,вкоторыхФЧЭорганизованнаосновеузкозонногополупроводника,обычнотребуетсяегоохлаждениедонизкойтемпе-ратуры.ВэтомслучаеФЭППназываетсяохлаждаемымисодержитспециальнуюсистемуохлаждения.

ВсоответствииспринципамидействияФЭППсуществуетне-скольковидов:

фоторезисторы,принципдействиякоторыхоснованнаэффектефотопроводимости;

фотодиоды,представляющиесобойp–n-переходы(илигетеропе-реходы),вкоторыхприпоглощенииоптическогоизлучениянаблюда-етсяфотовольтаическийэффект;

p–i–n-фотодиоды–фотодиоды,дырочнаяиэлектроннаяобластикоторыхразделенаслоемматериаласпроводимостью,близкойксоб-ственной;

фотодиодысбарьеромШоттки–фотодиоды,запирающийслойкоторыхобразованконтактомполупроводникасметаллом;

лавинныефотодиоды–фотодиодысвнутреннимусилением,осно-ваннымнаударнойионизацииатомоввсильномэлектрическомполе;

инжекционныефотодиоды–фотодиодысвнутреннимусилением

сигналазасчетинжекциисвободныхносителейзаряда;

фототранзисторы(полевыеибиполярные)–транзисторыссоот-

ветствующейструктурой,вкоторыхиспользуетсяфотоэлектрическийэффект.

НапрактикенепосредственноФЭППприменяетсяредко:почтивсегдаонвходитвсоставфотоприемногоустройства(ФПУ),кото-роеявляетсяфоточувствительнымполупроводниковымприбором,со-стоящимизФЭППисхемыпредварительногоусиленияфотосигналавгибридномилиинтегральномисполнении,объединенныхвединуюконструкцию.

КакиФЭПП,фотоприемныеустройствабываютохлаждаемыми,

т.е.такими,вкоторыхиспользуетсяохлаждаемыйФЭПП,атакжеод-но-имногоэлементными.МногоэлементныеФПУ(МФПУ)подраз-деляютсянаМФПУсразделеннымиканаламисчисломвыходоврав-ныхчислуФЧЭиМФПУсвнутреннейкоммутациейсчисломвыводовменьшим,чемчислоэлементов.Аналогичномногоспектраль-номуФЭППопределяетсямногоспектральноеФПУ.Крометого,су-ществуютмонолитныеигибридныеФПУ.

МонолитнымФПУназываетсяФПУ,выполненноевединомтех-нологическомцикленаединомкристалле,втовремякакгибридноеФПУ–этоФПУ,выполненноеобъединениемвединойинтегральнойсхемечастей,полученныхпутемразличныхтехнологическихциклов.

РЕЖИМЫРАБОТЫФЭППИФПУ

РазличаютсяследующиеосновныережимыработыФЭППиФПУ.

1. Поотношениюкпитающемунапряжению:фотогальваническийрежим–безподачивнешнегонапряжения;фотодиодныйрежим–приподачеобратногонапряжениянафо-

тодиод;

лавинныйрежим–приподачеобратногонапряженияналавин-

ныйфотодиод,обеспечивающеговнутреннееусиление.