Электротехника \ Электроника

Полупроводниковые фотоприемники. Физические основы работы фотоприемников с одним р-п переходом, страница 15

Чувствительность ФП с модуляцией по напряжению холостого хода пропорциональна квадрату сопротивления рабочего слоя ФП. Важным параметром прибора является мощность шума, который определяется его тепловым сопротивлением. Для кремниевого ФП эквивалентная мощность шума составляет 5 • 10~~10 Вт для полосы 5 Гц, температуры 25 °С, если световое пятно находится на расстоянии 2,5 мм от центра симметрии прибора. Выходная характеристика приборов с продольным фотоэффектом дрейфует со временем с изменением температуры и энергетической освещенности. При этом происходит дрейф нуля, что особенно нежелательно, если прибор используется для точных измерений.

П нм

Рис. 21. Изменение поперечного     напряжения     вдоль

прибора. /, 2 — ЯПр-Ю кОм  (для прибора  с одним  и двумя  верхними контактамисоответственно);

5, 4 — Япр-250 кОм (для прибора  с одним   и  двумя  верхними контактами соответственно).

34

Возможно изготовление и двухкоординатных приборов, однако линейность характеристики таких приборов значительно хуже.

Приборы с продольным фотоэффектом могут найти различные применения. Интересно их использование в качестве датчиков для определения углового положения источника излучения. Кроме того, эти приборы можно использовать в счетнорешающих устройствах и в качестве измерительных приборов, например для измерения давления, деформации, скорости потока жидкости. Приборы могут также использоваться в качестве преобразователей колебаний в двух координатах.

Интересная возможность использования этих приборов заключается в измерении удельного поверхностного сопротивления легированного слоя. Измеряется разность фотонапряжений между двумя точечными зондами (продольная фото-э. д. с), расположенными симметрично на поверхности прямоугольного образца в зависи-

IS

ш

0fQ5

<—

0J

ли

1

0,5

-

/1

/   1

0

/     i

Г              1

-а |     /

а

'Q5

-

-1

—V

—Z-----

6)

Рис.    22.    Устройство   дифференциального ФП типа  BPY-48. / — фоточувствительная       поверхность; 2— контакты  для  съема   сигнала;   3 — тскоотвод тыльного контакта; 4 —ниж-вий    сплошной    контакт;    5 — окисный слой    (Si02),    закрывающий    выход п-р перехода.

Рис. 23. Засветка и включение дифференциального ФП.

а — схема засветки: / — световой зонд шириной 2а, 2 — промежуточная не фоточувствительная область, Ах — смещение светового зонда; б — схема включения: в — координатная характеристика.

мости от положения узкой облучаемой зоны. По наклону и виду полученной при этом зависимости можно судить о величине удельного поверхностного сопротивления и его изменении вдоль поверхности образца. 3*                                                                                                         35

Координатно-чувствительные фотоприемники, работающие на поперечном фотоэффекте. Такие приборы называются дифференциальными   или   бифотоэле мента ми.

Устройство такого ФП типа BPY-48 производства фирмы Сименс [34] представлено на рис 22 Ыа общей монокристаллической подложке близко один к другому (промежуток равен 50 мкм) расположены два ФП, изготовленные по планарной технологии.

Схема засветки, измерительная схема для регистрации сигнала и вид позиционной характеристики представлены на рис 23. Если световой зонд расположен строго посередине между ФП, сигнал равен нулю. При перемещении светового зонда вправо или влево сигнал изменяется линейно, достигая области 'насыщения. При освещении световым зондом двух элементов (зонд шире промежутка между элементами) результирующее фотонапряжение будет равно разности фотонапряжений каждого из элементов.

При облучении одного из ФП дифференциального элемента лам-

Таблица  2

Параметр

Значение

Запорное напряжение, В...............

Чувствительность  при  цветовой температуре   излучателя Гцв = 2850 К, мкА/лк...............

Темновой ток, мкА..................

Максимум чувствительности при длине волны, нм .   .   .   .

Нарастание фототока на уровне 0,1—0,9* при /?н=1 кОм; £/вм = — 10 В, не.................

Граничная частота при Rtt — 1 кОм; £/См =—ЮВ,   МГц

Емкость р-п перехода, пФ:

при Ucm = 0 В.................

при С/см = —Ю В................

Светочувствительная поверхность, мм2 .........

10

1,5-10-0,1 850

500

1

30

6

1,9

* Измерено с GaAs светодиодом.

пой накаливания с цветовой температурой 2 850 К, его интегральная чувствительность превышает 15 нА/лк. Она слабо зависит от приложенного обратного напряжения. Различие в чувствительности обеих площадок не превышает 3%.

Дифференциальный элемент изготовляют из высокоомного кремния, благодаря чему емкость переходов, входящих в него ФП, очень мала. Наименьшие значения емкости достигаются при напряжении смещения 5—10 В.

В табл. 2 приведены основные фотоэлектрические параметры дифференциального элемента  типа  BPY-48 при  температуре 25 °С.

Так же, как и в случае элемента с продольным фотоэффектом, на характеристику дифференциального элемента влияют фоиовая засветка и повышение температуры. Значительно уменьшить влияние температуры и фона 'можно с помощью мостовых схем включения прибора в фотодиодном режиме [8].

При дрейфе нулевой точки последняя сдвигается в сторону ФП с меньшей чувствительностью и большим темповым током. Причиной дрейфа нулевой точки является неоднородное изменение параметров

36

приборов во времени и при изменении температуры, например изменение темновых токов обоих ФП. Дифференциальные ФП целесообразно применять, когда диапазон .перемещений светового пятна мал и ис превосходит размеров светового пятна или в случае системы «да — нет» с механической отработкой сигнала на ноль [8].

ПОВЕРХНОСТНО-БАРЬЕРНЫЕ ФОТОПРИЕМНИКИ

Скачать файл