езистори формуються у вигляді полікристалічних платівок.
Великий селективністю і виборчої чутливістю характеризуються монокристалічні фоторезистори. Охолодження фоторезисторов підвищує їх чутливість у бік довгохвильового випромінювання.
Залежність фотоструму в ланцюга фоторезистора нелінійна, причому нелінійність залежить від освітленості. Постійна часу пресованих резисторів найбільша, у монокристалічних - найменша. З ростом освітленості інерційність зменшується. Головним гідністю фоторезисторов є простота їх влаштування і низька вартість, головним недоліком - помітна інерційність (порівняно з іншими фотоелектричними перетворювачами) і температурна і тимчасова нестабільність.
Фотоелектричні приймачі, в яких під дією випромінювання виникає фото-ЕРС, називаються вентильними фотоелементами, або фотоелементами із запірним шаром. Вони працюють на напівпровідникових р-n переходів і можуть використовуватися не тільки в вентильному, але і в діодному режимі - із зовнішнім джерелом зворотного напруги, поданого на фотодіод. Структура фотодіода представлена ​​на малюнку 2.2. На малюнку 2.3 представлені спектральні характеристики германиевого (1) і кремнієвого (2) фотодіодів. Кремній і германій є основними матеріалами для виготовлення фотодіодів.
В
Малюнок 2.2 - Структура фотодіода
В
Малюнок 2.3 - Спектральні характеристики германиевого (1) і кремнієвого (2) фотодіодів
Зворотний струм кремнієвих р-n переходів істотно менше, ніж германієвих. Тому поріг чутливості кремнієвих фотодіодів порядку 10 -13 ... 10 -14 Вт/Гц 1/2 , германієвих - близько 10 -12 Вт/Гц 1/2 . Кремнієві фотодіоди працюють в більш широкому інтервалі температур. p> У діодному режимі фотоприймачі мають суттєві переваги в порівнянні з вентильним режимом (більшу швидкодію, краща стабільність, більший динамічний діапазон, велика чутливість в ІК-області). Недоліком діодного режиму є наявність темнового струму. На малюнку 2.4 представлені частотні характеристики кремнієвих фотодіодів р-типу (а) в вентильному і діодному режимі і n-типу (Б) у діодному режимі. br/>В
Малюнок 2.4 - Частотні характеристики фотодіода на основі кремнію р-типу (а) n-типу (б) при напрузі 1 - 0 В; 2 - 1 В; 3 - 4 В; 4 - 10 В; 5 - 100 В; 6 - 15 В; 7 - 150 В
Існують важливі різновиди фотодіодів: pin діоди - а, лавинні - б, Гетерофотодіоди - у (Малюнок 2.5) та ін
В
Малюнок 2.5 - Структура pin, лавинного і гетерофотодіодов
У pin є три області - сильнолегованого n + - область, область з малою концентрацією домішки (i-область) і сильнолегованого р + - область. У лавинних фотодіодах реалізується посилення струму, обумовлене множенням числа носіїв за рахунок іонізації атомів кристалічної решітки.
Гетерофотодіоди використовують шарувату структуру з різних напівпровідникових матеріалів.
Перевага цих трьох реалізацій полягає в тому, що досягається висока чутливість при високій швидкодії.
На малюнку 2.6 показана спектральна характеристика гетероепоксіального pin діода з гетеропереходом тонкого р-шару Ga 1-х Al x As та р і n шарів GaAs. Видно, що фотодіоди такого виду з успіхом можуть використовуватися у видимій та ультрафіолетової області спектра. Такі фотодіоди мають розширений температурний діапазон використання.
В
Малюнок 2.6 - Спектральна характеристика pin-діода з гетеропереходом Ga 1-х Al x As - GaAs
Лавинні фотодіоди на основі кремнію мають внутрішнім посиленням до 103, високою чутливістю до 1 А/Вт на довжині хвилі О» = 0,9 мкм, малої інерційністю - до 0,5 нс, низьким порогом - до 10-15 Вт/Гц1/2. Біполярний фототранзистор має два р-n переходу. Фотовоспрінімающей частиною є освітлювана частина переходу база - колектор (малюнок 2.7). Слід тільки мати на увазі, що в стільки ж разів, на стільки фоторезистор посилює фотострум і в скільки збільшується інтегральна чутливість в порівнянні з аналогічним фотодиодом, зменшується гранична частота, тобто твір коефіцієнта підсилення на ширину смуги залишається незмінним і відповідає цій величині для фотодіода. Спектральні характеристики фототранзисторів з германію і кремнію аналогічні характеристикам фотодіодів.
В
Малюнок 2.7 - Структура біполярного фототранзистор
В
Малюнок 2.8 - Структура польового фототранзистор
Структура польового фототранзистор представлена ​​на малюнку 2.8. Такі транзистори характеризуються високим вхідним опором (до 10 6 Ом) і мають хороші порогові характеристики, високу швидкодію (Внаслідок відсутності інжекції і дифузійної ємності на вході). Ці фототранзистори мають кращу температурну стабільність і підвищену радіаційну стійкість в порівнянні з біполярними фото-транзисторами.
У теплових фотоприймачах енергія оптичного випроміню...
