Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 88
Текст из файла (страница 88)
квющее види. мый свет"' Стекла, пропус- кающее УФ из- лучение Сз — В1 1О-та — 1О-гз 5-9 Сз — ЯЬ 5-10 Ай — В! — 0 — Сз 5-11 Сз — БЬ 5-13 Ся — 5Ь 10™ 10-'з — 10 ™ 10 га — 10-'" 10 'а — 10 Входное окно с 30 40 60 60 Сз — БЬ Сз — ЯЬ 1О га — 10 5-17 Непрозрачный отражающий материал Непрозрачный материале' Входное окно 126 !О-та 10-1е 10 те 5-19 40 5-20 БЬ вЂ” К вЂ” Ыз — Сз Сз — 5Ь 10 ' Х-число — обоаначенне, учмтыяаюшее спектральную характеристику прнбора, етом числе м прозрачность материала входного окна.
' Основные яомпоненты фотокатолое указаны без данных об нх пропорциях н процесса нлготавлсння. ' Кшда е качестве подложки фотояатола используется входное окно, может примееяться пленка нз полупрозрачного проаоаюцего материале. ' соответствует кРивым, приведенным на рис, !в, полученным прн яснользоаання нспытательного ясточнняа с вольфрамовой лампой накаливания !28то К).
' Темноеой так без учета постоянного тока утечки. л В . ачестее стекла, пропускающего видимый свет. обычно нспольлуетс» коеароеое боросалнеатеое стекло. ' В качестве непрозрачнмх матернелов лля основания фотокатолае"обычно яспольауются металлы. 337 Темноной ток является важной характеристикой, которую необходимо учитывать при выборе фотоквтода для конкретных применений в локации, твк как при непосредственном детектировании он является главным источником шума (см. (63) н (70)). В табл. 4 прнзелены значенпн темповых тонов для различных фотоквтодон. Этн значения могут быть уменьшены в 10 рвз нли более при охлаждении до 77 К.
Гл. р. Ситические локагоры 4рр + фР3 фау аа 4ооо ~~ с3ара Ф с!агу сг,стоу г!лЮК г!жт» Р,зтггггл саооо"у 4у ду х!Г Оу с!я ,4лллп Фллжм, Ргярг Рас. !а. Характеристика вотокаголаа. Простые фотоэлементы (без ступеней умножения) работают при напряжении между фотокатодом и положительным анодом, равном 100 В, и их частотная характеристика ограничивается временем пролета электронов, равным 1О ' с. При непрерывном режиме работы плотность тока фотокатода ограничивается величиной 10 — 30 мкА/сма. При работе с низкой частотой понтореиии могут использоваться режимы с плотностью тока до 600 мкА,'сма.
При использовании фотоэмиссионных детекторов в полевых условиях, даже при наличии узкополосных фильтров, должны применяться специальные затворы или жалюзи для зашиты от прямого попадания солнечного света и генерации избыточного фототока. Эффект вторичной эмиссии электронов в вакуумных приборах делает возможным создание фотоумножителей. Фотоумножитель имеет такой же катод, как и простой фотоэлемент„но между катодом и анодом расположены промежуточные диноды для умножения электронов. Фотоумножители, выпускаемые промышленностью, имеют усиление тока от 1О' до 10". Усиление тока является чрезвычайно важной характеристикой фотоэмиссионных детекторов.
Оио позволяет увеличить уровень выхолного сигнала фотоумиожите. ля до величины, много большей уровня теплового шума в выходном сопротивлении нагрузки, и пренебречь влиянием теплового шума. Полное рабочее напряжение фотоумножителя имеет величину около 1 кВ, оно делится между динодными ступенями. Чтобы избежать эффекта усталости в ступенях динодов высокого уровня, выходной ток фотоумножителя в непрерывном режиме работы не должен превышать 1 мА. При им- 338 9.8. Оптические нриемники пульсиом режиме, однако, возможны токи в сотни миллизмпер.
Выходной тоя фотоумножителя является линейной фуикцией света иа входе в широком динамическом диапазоне (отклоиеиие от линейного закона 37» в диапазоне. изменения сигнала иа входе 60 дБ). Обычные фотоумножители имеют полосу частот около 100 МГц, которая ограничена временем пролета электронов между входом и выходом и разбросом во воемеии пролета, связаииым с различными скоростями и длинами путей электронов. При специальных мерах можно получить полосы до иесколько сотен мегагерц. Использование, для формирования фотоэлектроиного пучка и устранения влияния времени пролета, принципа скрещенных полей, применяемого также в приборах СВЧ, делает возможным получение полос фотоумножителей, достигающих диапазоиа СВЧ 148 — 50).
Аисгекторы изображении. Диссектор изображения, который позволяет осуществить в поле зрения оптического приемника электроииое сканирование с высоким разрешеиием, является одним из видов фотоумножителя. В приборе используются те же самые фогокатоды, которые приведены в табл. 4. Между фотокатодом и умножающими дииодами имеется устройство с электростатическими линзами, которое формирует электронное изображение фото- катода в плоскости, имеющей небольшое отверстие или апертуру диссекции. Эта апертура имеет диаметр в несколько тысячных сантиметра и проекция ее иа фотокатол при соответствующем фокусиам расстоянии оптического коллектора определяет мгновенное поле зрения оптического приемника. Поместив вокруг части трубки, где формируется изображение, двухосевую отклоняющую катушку, можно перемещать проекцию апертуры диссекции в любую часть фотокатодз.
Диаметр фотокатода обычно равен 2,5 см или более. Этот прибор позволяет осуществлять обзор и сопровождение в пределах поля зреиия, которое много больше, чем мгновенное поле зрения приемника. Фотодиодиые детекторы. Фотодиодиый детектор представляет собой полупроводииковый прибор с р — л-переходом, который расположен очень близко к поверхности детектора, прииимаюшей световое излучение.
Энергетическая диаграмма приборов подобиа диаграмме энергетических состояний, показаниой иа рис. 7, для полупроводииковаго лазера иа ОаАз. Фотоны с энергией, большей Ез, которые попадают иа р-н-переход и поглощаются в ием, создают свободные электроиио-дырочиые пары Электроны двигаются в иаправлеиии материала л-типа, а дырки — в сторону материала р-типа, их движение определяется внутренним электрическим полем, сложившимся в переходе. Если н- и р-области оолупроводиика имеют внешнее соединение, то в течеиие времени, пока переход освещается, через него будет проходить ток. Это явление известно как фотовольтапческий эффект, так как диод при освешеиии генерирует э. д. с.
в отсутствие виешиего смешения. На этом принципе работают солнечные батареи. Если к р — и-переходу приложено внешнее смешение в обратном иаправлеиии, т. е. если потенциал иа переходе возрастает (в противоположность случаю прямою смешения, приложенного к переходу для получения лазериои генерации, рис. 7), чувствительность диода к облучеии»о увеличивается. Диод имеет простую выпрямительиую вольт-ампериую характеристику, и при обратном смешении через переход прохолит при отсутствии освешеиия лиодэ лишь небольшой темиовай ток. При возрастании освешеиия резко увеличивается фототок или обратный ток, линейно связанный с интенсивностью падающего света.
Эта линейная зависимость сохраняется с точностью до нескольких процентов в диапазоне изменения интенсивности падающего света в 60— 70 дБ. Кремниевые фотодиоды в оптических локаторах используются чаще всего, так как оии имеют максимум чувствительности в диапазоне от 0,85 до 0.9 мкм. В диапазоне от 0,4 до 1,1 мкм чувствительность уменьшается иа 5045 от максимальной. ЗЗЭ Гл. 9.
Оптические локаторы Германиееые фогодиоды имеют такие же характеристики, как кремниевые, за исключением того, что максимум чувствительности находится около 1.4 мкм. Хотя эффективность германневых диодов в области 0,4 — 0,9 мкм «иже, они обладают лучшими характеристиками детектирования в более длинноволновой области до 1,5 мкм. Квантовый выход типовых кремниевых фотоднодов имеет величину около 507з н соответственно чувствительность 3 около 0,35 А,Вт прн длине волны 0,9 мкм, а то время, как фотоумножитель тяпа 5.1 на той же длине волны имеет чувствительность 3 = 0,003 А/Вт. Таким образом, пря детектировании очень коротких импульсов, когда проявляются квантовые огранячення ялн если ограничивающим факторой является фоновый шум окружающего пространства, фотодиод по своим характеристикам значительно превосходит фотоумножитель. Это преимущество следует из формул (66) я (72).
Кроме того, в отличие от фотоумножителей, фотодноды можно освещать прямым солнечным светом без опасности их повреждения. Кремниевые диоды работают обычно при смешении от 1О до 100 В. Темновой ток утечки увеличивается с ростом смешения, з емкость диода умень. шается. Кривые, показывающие связь тока утечки, сопротивления нагрузки н В' для типового кремниевого диода прнведены на рнс. 14. Из рн* 14 видно. что 17* находится в интервале от 1О" см Гцыз.ВТ-' на низких частотах до 10' см Гцфз Вт ' на выспкнх частотах Без применения специальных конструктивных мер этн диоды имеют полосу около 100 МГц. У специальных ,и — ! — п-фотодиодов могут быть достигнуты полосы, захватывающие диапазон СВЧ до 1О ГГц [51]. Кремниевые фотодиоды могут быть изготовлены с активной плошадью днаметром ат 0,5 до 2,5 мм. Промышленностью выпускаются сдвоенные и счетверенные элементы, а также матричные решетки.
В многоэлементных образцах отношение прямого сигнала и перекрестных паводок между элементами, расположенными на общей подложке, менее чем 100: 1. Пря использова«на диодов на отдельных подложках это отношение обычно меньше 1000: 1. Фотодиоды, работающие при обратном напряжении пробоя, могут давать лавинное умножение н уснленне тока, в некотором смысле аналогичное фотоумножителю. Прн конструировании этих диодов необходимо принимать специальные меры предосторожности для того, чтобы избежать микроплазменных нестабильностей н связанных с ними высоких уровней шума. В диодах, которые обладают равномерным лавинным пробоем на звуковых частотах модуляции были получены коэффициенты умножения до 1О' (52]. На более высоких частотах было получено умножение тока в 10 — 1000 раз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
