Шишкин Г.Г., Шишкин А.Г. - Электроника (1006496), страница 97
Текст из файла (страница 97)
гл.16.42) в приборе реализуется режим объемного11), т. е. у поверхности катода за счет фотоэмиссииобразуется область отрицательного объемного заряда и не всеэлектроны попадают на анод (ток ограничен полем объемного отрицательного заряда и определяется законом трех вторых). По мере увеличения Иа все большееколичествоэлектроновизобласти объемного заряда имеет15Ф 2 =0,25лм12возможность уйти на анод, токрастет,аплотностьобъемного заряда уменьшается.
Частьэлектронов попадает на поверх9Ф1 =0,1лмность баллона, вызывая вторичную электронную эмиссию с коэффициентомУчастокIIcr < 1.на рис.16.42соответствует режиму, при кото-о50100 150Рис.16.42200 иа, вром объемный заряд около катода отсутствует и все эмитиро-Глававанныеэлектроны16. Оптоэлектроннь1е приборыпопадаютнаанод511(режимнасыщения).iСогласно закону Столетова увеличение интенсивности светово,;J'!О потока будет вызывать нарастание тока эмиссии и величинатока насыщения будет больше. Значение напрюкения, соответствующее началу участка насыщения, определяется конструкцией прибора и возрастает при увеличении интенсивности светового потока из-за возрастания плотности объемного заряда уповерхности фотокатода.Энергетические (световые) характеристики 1 Ф=/(Ф).
Энергетическими (или световыми) характеристиками называются зависимости фототока1Фот интенсивности светового потока Ф при неизменном анодном напряжениинывширокомдиапазонеUa.Эти характеристики линейизмененияФ(рис.16.43),чтоопределяется законом Столетова, согласно которому фототок JФпропорционален интенсивности светового потока. Отклонениеот линейности при больших значениях Ф обусловлено влиянием объемного заряда (поскольку иакатода,= const) и утомлением фото:которое связано с физико-химическими процессами,происходящими в фотокатоде под действием ионной бомбарди-.
ровки и при взаимодействии с остаточными газами и т.д.Величину утомления определяют как отношениегде S 1 н -начальная (при отсутствии утомления) токовая чувст8 1 - токовая чувствительность при наличии утомления, когда наступает стабилизация параметров, связанных с·.вительность;·ТОКОМ.Относительное уменьшение токовой чувствительности до на. ступлениястабилизации определяют при неизменных анодном-~потенциале и световом потоке.При Ф =О фототок IФ несколько отличается от нуля. Сущест. :ауеттемновой ток, обусловленный термоэлектронной эмиссией,_,электронов с фотокатода прикомнатной температуре и тоIФ, мкАками утечки (проводимости) по150· стеклу баллона.При наличии нагрузки (сопротивленияR)в цепи фото10050элемента световая характеристика также может существенноотклоняться от линейной, осо-О0,5 1,0 1,5 2,0 2,5Рис.16.43Ф, лмРаздел5124.ПРИБОРЫ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИбенно если нагрузочная прямая будет пересекать БАХ при больших Ф в области, соответствующей режиму ограничения тока объемным зарядом (участокI,Частотные характеристикинапример, приS I = 'Jf(f).R = R 1 на рис.
16.42).Частотными характеристиками фотоэлементов называют зависимость их чувствительности от частоты изменения (модуляции) интенсивности световогопотока, воздействующего на фотокатод.Частотные характеристики определяются инерционностьюфотоэлементов.
На рис.16.44приведены частотные характеристики -фотоэлемента с массивным фотокатодом (криваяимпульсного фотоэлемента (кривая2).1)иУменьшение чувствительности при высоких частотах модуляции интенсивности света связано с временем пролета электронов от катода до анода иобъясняется переходными процессами (временем релаксации) вэлектрической цепи,в которую включен фотоэлемент. Дляобычных (неимпульсных) промышленных электровакуумныхфотоэлементов время пролета 'Спр составляет ~ l0- 8 ••• 10-9 с, амеждуэлектродная емкость С~ 10 ... 50 пФ, для импульсных фотоэлементов 'Спр ~ 10- 10 ••• 10- 11 с, С~ 3 .. .4 пФ.
Серийные обычные электровакуумные фотоэлементы имеют частотный диапазон до 106 Гц, а импульсные - до 10 9 Гц.Спектральные характеристики SФ(Л.) = f(Л.). Спектральными характеристиками фотоэлементов называют зависимости монохроматической чувствительности Sл. от длины волны А (или частоты) электромагнитного излучения, воздействующего на фотокатод электровакуумного фотоэлемента.Спектральные характеристики для сурьмяно-цезиевогокислородно-цезиевого(2) фотокатодовпоказаны на рис.(1)16.45.1,0l,Oi------~-.10,50,820,60,40,2о.___._~~~..____.~~---100 10 2 104 106 108 f, гцРис.16.44о0,2 0,4 0,6 0,8 1,0Рис.16.45иЭтил., мкмГлава16.Оптоэлектронные приборы513характеристики определяются в основном электрофизическимипараметрами полупроводниковых материалов, из которых изготовлены фотокатоды.
Физические процессы, определяющие ходрассматриваемых характеристик, полностью аналогичны явлениям, происходящим в полупроводниковых фотоэлектрическихприборах (см. п.16.4).Конструктивные свойства также влияютна характер зависимостиS,_=f(A);к ним можно в первую очередь отнести толщину фотокатода, материал подложки, физические свойства окна (стекла) фотоприемника.Кроме описанных сурьмяно-цезиевых и кислородно-цезиевых~1·фотокатодов, в фотоэлементах применяют многощелочные фото-!·катоды, образованные соединениями сурьмы с атомами калия,натрия и цезия1Na2 KSb(Cs).Максимальная чувствительность фо-токатода достигается, когда отношение натрия к калию приблизи-11[r~·тельно равно двум, а содержание цезия много меньше, чем калия.Рассмотренные параметры и характеристики фотоэлементовподвержены изменениям под влиянием температуры, что обычно отражают в виде зависимости параметров фотокатодов оттемпературы или температурных коэффициентов.16.
7 .3.Фотоэлектронные умножители. Устройство. Принцип работы.Фотоэлектронные умножители (ФЭУ)-это электровакуумныеприборы, в которых ток фотоэлектронной эмиссии усиливается· посредствомвторичной электронной эмиссии.ФЭУ представляет собой электровакуумный фотоэлемент, объединенный с электронной усилительной системой в едином корпусе (баллоне). Действие усилительной системы основано на явлении вторичной электронной эмиссии. Устройство фотоэлектронного умножителя одного из типов показано на рис.16.46.Эмитируемые фотокатодом ФК фотоэлектроны пк, ускоряемые и фокусируемые электродами Э (в ФЭУ, изображенномна рис.16.46,вместо этих электродов использована только сетка Э), попадают на первый динод Д 1 • Динод (анод)обладающий, (cr~6 ...
8).большимкоэффициентом-это электрод,вторичнойэмиссииЧасть электронов теряется в фокусирующей и ускоряющей системе (сетка на рис.16.46, а),что при расчетах обычноучитывается с помощью коэффициента эффективности у (у1 отношение числа фотоэлектронов, достигающих в единицу времени первого динода Д 1 , к числу ежесекундно эмитируемых катодом фотоэлектронов пк). Таким образом, на первый динод поП-6779514Раздел4.ПРИБОРЫ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИАU Д1 < U Д2 < U ДЗ < U Д4 < U Д5 < U Дб < U аа)ф-и+6)Ри_с.16.46ступит nк'Ук электронов. С поверхности первого динода выйдет вu 1 раз большее число электронов, чем на него упадет.Появившиеся после бомбардиров:ки первого динода вторичные эле:ктроны ускоряются полем второго динода Д 2 , выбивают из него вторичныеэлектроны, т. е.
со второго динода при у2 =1 уйдет в u 1cr2 раз большее число электронов и т. д. К аноду придет поток электронов в атраз больший (при 'Ук= у1 = у2 = ... = 'Ут = 1; cr1 = u 2 = ... =было испущено катодом (тО'т), чемчисло динодов). В общем случае с-учетом эффективности каскадов количество электронов, попадающих в единицу времени на анод, можно вычислить по следующей формуле:тпл= nк"f10'i'"'f2···um'Ym = пк'Ук 1=_П1 O'i'Yi = УкМпк,где 'У;-(16.17)эффективность i-го каскада усиления (у~ О, 7 ... 0,95),равная отношению числа электронов, достигающих(i+1)-годинода, к числу электронов, эмитированных i-м динодом; О'; -коэффициент вторичной эмиссии i-го динода; О';'У;ент усиления i-го каскада; т-число динодов.-коэффициГлаваС учетом16.Оптоэлектронные приборы(16.17) запишем515выражение для тока, протекающего в цепи анода:(16.18)где Jк-ток фотоэмиссии с катода, величина М=Пcriyi называется коэффициентом усиления фотоэлектронного умножителя по току.Коэффициент усиления М и эффективностиYiсбора электронов динодами зависят как от эмитирующей способности динодов,так и от конструкции входных камер и динодных систем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
