Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977), страница 4

Изменение тоха, проходящего через фотодиод при освещении, может усиливаться, как в обычном полупроводниковом триоде, тем же полупроводником, в котором создан запорный слой. В этом случае соответствующий комбинированный приемник излучения называется фототриодом. Условия односторонней проводимости и, следовательно, появления э. д. с. при освещении, можно создать в полупроводнике, помещая его в магнитное поле, ориентированное по нормали к падающему излучению. В этом случае носители тока (электроны и дырки) отклоняются магнитным полем в противоположные стороны, что приводит к возникновению в образце разности потенциалов. Описанное явление носит название фотомагнитного эффекта. В люминесиентных приемниках излучения происходит преобразование излучения одного спектрального состава в излучение другого спектрального состава.

Типичным представителем этого типа приемников является метаскоп — светосостав, высвечивающийся под действием ИК-излучения за счет накопленной им световой энергии при предварительном облучении ультрафиолетом, синим излучением неба или радиоактивным веществом. В фотохимических приемниках энергия излучения вызывает всевозможные химические превращения. В фотопластинке, на~ример, происходит фотохимическая реакция разложения галлоидных солей серебра, причем металлическое серебро выделяется, образуя скрытое изображение источника излучения. В глазу челсвека под действием света в светочувствительных элементах сетчатки происходит фотохимический процесс, при котоРом продукты разложения вызывают раздражение зрительного "ерва и световое ощущение.

В зависимости от характера изменения чувствительности приемника при изменении длины волны падающего излучения приемники излучения можно разделить на две большие группы: неселективные, чувствительность которых остается постоянной в определенном достаточно широком участке спектра; селектив- ные, чувствительность которых зависит от длины волны падающего излучения.

К неселективным приемникам, в частности, относится большинство тепловых приемников излучения, у которых обеспечивается постоянство коэффициента поглощения приемной площадки при изменении длины волны за счет чернения — покрытия копотью, испарения металлов в вакууме и т. д Приемники излучения можно относить к одной из пяти больших групп для областей спектра: ультрафиолетовой (1 †3 нм); видимой (380 — 780 нм); ближней ИК-области (780 — 1400 нм); средней ИК-области (1,4 — З,О мкм); далекой ИК-области (З,О— 1000 мкм). К первой группе относятся фотоэмульсии, некоторые фотоэмиссионные приемники, тепловые приемники и фоторезисторы.

Ко виюрой группе — фотоэмиссионные приемники, главным образом с сурьмяно-цезиевым фотокатодом, фотоэмульсии, селеновые фотогальванические приемники, фоторезисторы из сернистого и селенистого кадмия и сернистого висмута, кремниевые фото- гальванические приемники (солнечные батареи) и тепловые приемники.. К третьей группе — фотоэмиссионные приемники с кислородно-цезиевым фотокатодом, сенсибилизированные фотоэмульсии, сернисто-таллиевые фоторезисторы и фотогальванические приемники (таллофиды), меднозакисные и сернисто-серебряные фотогальванические приемники, тепловые приемники, некоторые фосфоры, сернисто-свинцовые фоторезисторы, германиевые и кремниевые фотодиоды и фототриоды. К четвертой группе — сернисто-свинцовые, теллуристо-свинцовые и сел енисто-свинцовые фоторезисторы, фото резисторы, фотодиоды и фотомагнитные приемники из сурьмянистого индия, фоторезисторы из германия, легированного золотом, и тепловые приемники.

К пятой группе — тепловые приемники излучения, фоторезисторы из германия, легированного цинком или ртутью, фоторезисторы на основе тройных соединений, например кадмия †ртут теллура. Классификация приемников излучения по тем областям спектра, где они наиболее чувствительны и находят наибольшее применение, является достаточно условной, так как многие приемники используются в различных участках спектра. В ряде случаев такая классификация представляется оправданной, удобной и не исключает определения некоторых приемников как двух- и многодиаиазонных, если это необходимо. В принципе возможны любые температуры чувствительного слоя приемника, однако наиболее часто для неохлаждаемых приемников указываются значения акомнатной» температуры 293 К или ЗОО К, а для приемников охламдаемых называются точки кипения различных веществ, используемых для охлаждения: 4 7 К -- твердой углекислоты или сухого льда; 77,4 К— '„ого азота; 27,3 К вЂ” жидкого неона; 20,5 К вЂ” жидкого ода- 4,3 К вЂ” жидкого гелия.

В последних трех случаях, когд~ а температура ниже 30 К, приемники называют глубокаохлихдс7еяымп. При комна7пиой температуре работает большинство тепловых прием ,,пиков излучения, фотоэмиссиоиные приемники, фотоплаи„кя, фосфоры, сернисто-свинцовые фоторезисторы, фоторезиры пз сурьмяпистого индия и некоторые другие приемники.

Приемники излучения Иесепектидные Сепектидные При темпеоатцренид коеонеонаР7К7,додорадаГН7х'7„гелйя ~И() При температуре сухого лада Г7ВУК) При хоинатнаи теипеаатуре Рбб кГ Ри температуре жидкого аэотй О7К7 7епла дна ~Ротоэлехтричесхие Пюминесцентные Фотагимические Для .

Для Видимой Дпя ближней Для саедней Для дапекои упнтрариолетадой области спектора ИК-области Ин-области ИК-области области спекто а Рис. 4. Классификация приемников излучеиия 3.4. Усилитель и другие элементы электронного тракта Сигнал, вырабатываемый приемником излучения, обычно не~~як- он составляет несколько единиц или десятков микровольт. ~~ля того чтобы извлечь из него и использовать информацию, еобходимо усилить сигнал.

В качестве усилителей сигнала большей ного " частью используются различного рода усилители перемено тока, так как сигнал в оптико-электронном приборе обычно При температуре сухого льда — фоторезисторы из сернистого свинца, а также некоторые тепловые приемники (термоэлементы и болометры). При 7пелпературе а7сидкого азота — фоторезисторы из сернистого, селепистого и теллуристого свинца, сурьмянистого индия, германия, легированного золотом, фотогальванические и фотомагнитные приемники из сурьмянистого индия, фоторезисторы на основе тройных соединений, тепловые приемники.

При акрхиазких температурах — фоторезисторы из германия, легированного ртутью или цинком, а также тепловые приемники— сверхпроводящие н германиевые болометры. Классификация приемников излучения по различным признакам представлена на рис. 4. модулируется механическими, оптическими или электронн ыми средствами. В зависимости от схемы и задач, решаемых конкретным оптико-электронным прибором, форма модулирования сигнала, поступающего на вход усилителя„может быть различной.

Иногда это периодический сигнал, форма которого близка к синусоидальной, однако часто встречаются и непериодические последовательности импульсов различной формы. Выходной сигнал приемника излучения обычно поступает на вход усилителя не непосредственно, а через согласующую схему, называемую входной иепьго. Выбор элементов входной цепи является достаточно важной задачей, решать которую приходится самому разработчику оптико-электронного прибора, в то время как усилитель сигнала может быть в большинстве случаев выбран им из готовых или по его техническому заданию разработан специалистом в области радиоэлектроники.

Основные требования, предъявляемые к усилителю, относятся к следующим его параметрам и характеристикам: коэффициенту усиления, динамическому диапазону, полосе пропускания и уровню собственного шума. Кроме того, иногда оговаривается форма частотной и фазовой характеристики усилителя, его габариты, вес и потребляемая мощность. Обычно усилшпель сигнала конструктивно разделяется на две части, одна из которых (предреилитель) монтируется в непосредственной близости от приемника излучения и служит для предварительного усиления сигнала до уровня, достаточного для последующей передачи сигнала по длинному кабелю в условиях действия окружающих нестационарных электрических и магнитных полей, а другая (елавньгй усилитель) содержит необходимые элементы регулировки усиления, полосы пропускания и других параметров.

Коэффициент усиления предусилителя обычно находится в пределах 10 — 1У, а общий коэффициент усиления может достигать 10~. На выходе приемника излучения существует сигнал, несущий информацию об объекте наблюдения, и шум. Йля выделения и обработки полезного сигнала из смеси сигнала и шума в усилителе и в электрических цепях, следующих за усилителем, содер жатся линейные и нелинейные элементы — устройства формирования и декодирования, схемы совпадения, обратные связи и т.