5. Детектори ультрафіолету
Робота напівпровідникових детекторів [4] випромінювання грунтується на різних способах перетворення оптичного сигналу в електричний. Для цієї мети використовують ефект фотопровідності, явища на бар'єрі Шотткі, р-n- і гетеропереходах, фототранзисторний ефект таке ін.
5.1. Фоторезистори
Фоторезистори або фоторезистивні детектори є напівпровідниковими структурами, які змінюють електричний опір (провідність) під дією падаючого на них випромінювання. При його поглинанні збуджуються електронно–діркові пари, внаслідок чого збільшується електропровідність. Фоторезистори найчастіше мають малу темпову провідність (σ0<10-4 Ом-1см-1). Тому для створення детекторів використовують контакти з гребінчастою структурою (IDE - interdigital electrode) зі співвідношенням l/w<<1 (w - довжина контактних електродів, l -м і жслектродна відстань).
Фото: Фоторезистор
5.2. Детектори на основі р-n- та гетеропереходів
Фоточутливим елементом фотодіода є р-n- або гетероперехід. Кванти випромінювання, що поглинаються, генерують електронно-діркові пари. Для цієї мети використовують власне поглинання чутливого елемента детектора. Якщо генерація відбувається на відстані дифузійної довжини надлишкових носіїв заряду від переходу, електричне поле, що утворюється на р-n- або гетеропереході. завдяки наявності контактної різниці потенціалів, просторово розділяє електрони й дірки. Реакція детектора на основі р-n- або гетеропереходу на випромінювання полягає в збільшенні струму через детектор на величину фотоструму.
Мала концентрація домішок в активній області й мала густина станів на границі розділу напівпровідників зменшують рекомбінаційні втрати. Для р-п- або гетеро переходу є важливою висока якість межі розділу (інтерфейсу) між напівпровідниковими матеріалами. Для підвищення фоточутливості також повинні бути оптимізовані геометричні параметри фотодіода. Зокрема конфігурація фотодіода повинна забезпечувати проходження падаючого випромінювання до активної зони з найменшими втратами. Розмір активної зони обмежується розмірами збідненої області й довжиною дифузії надлишкових носіїв. Товщина активного шару вибирається такою, щоб забезпечити повне поглинання квантів падаючого випромінювання. Для зменшення коефіцієнта відбиття від активної поверхні фотодетектора потрібно застосовувати просвітлюючі покриття.
Фото: Фотодіод
5.3 Фототранзистори
Транзистори, що використовують для реєстрації випромінювання, називають фототранзисторами. Від звичайних транзисторів вони відрізняються такою геометричною конфігурацією, яка забезпечує доступ випромінювання до активного матеріалу фототранзистора. Уніполярні (польові) транзистори мають більшу швидкодію в порівнянні з біполярними транзисторами. Завдяки внутрішньому підсиленню транзистора вони мають високу фоточутливість. В порівнянні з фотодіодами й фоторезисторами, технологія виготовлення фототранзисторів складніша. Вони мають більшу площу, що знижує швидкодію.
Фото: Фототранзистор
Для того щоб збільшити швидкодію детектора УФ випромінювання застосовують детектори на бар'єрі Шотки. Фоточутливість цих детекторів нижча, ніж у фоторезисторів (0,1 - 1,5 Л Вт), але швидкодія (часи наростання й спаду близько 12 не й 50 не.) відповідно вища.