Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

(2.53)

Для параметров приёмника, на основе кристалла ниобата лития легированного железом, где:

пироэлектрический коэффициент ,

коэффициент поглощения ,

величина приёмной площадки ,

суммарное сопротивление кристалла и нагрузки , считая, что , и для толщины кристалла с удельным сопротивлением , получим ,

удельная теплоёмкость кристалла ,

плотность кристалла ,

(2.54)

2.3. КОМБИНИРОВАННЫЙ ПРИЁМНИК ИЗЛУЧЕНИЯ

Если использовать в качестве чувствительного элемента фотоприемника кристалл с обоими эффектами – пироэлектрическим и фотогальваническим (например, ниобат лития), то фототок будет состоять из двух слагаемых. Выбирая параметры кристалла (размеры, удельное сопротивление и т.д.) так, чтобы , можно достичь постоянной чувствительности в диапазоне :

(2.55)

Нормированная суммарная вольт-ваттная чувствительность фотоприёмника:

(2.56)

Отклонение частотной характеристики вольт-ваттной чувствительности возможно скомпенсировать полосно-пропускающим фильтром (при ).

Таким образом, рассмотренный ФП обладает квазиравномерной вольт-ваттной чувствительностью в широком частотном диапазоне, включая инфранизкие частоты, что значительно расширяет возможности его использования (в частности, определяет его пригодность для исследования формы сигнала [7-10]).

Максимальное значение вольт-ваттной чувствительности комбинированного приёмника излучения равна значениям для фотогальванического и пироэлектрического приёмников:

(2.57)

2.4. ОБНАРУЖИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ КОМБИНИРОВАННОГО ПРИЁМНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ

2.4.1. Расчет шумов приемника излучения

В результате теплового хаотического движения носителей заряда на концах любого сопротивления возникает джонсоновский шум.

Считаем джонсоновский шум по формуле Найквиста:

(2.58)

где – постоянная Больцмана.

Для сопротивления кристалла:

, (2.59)

где – удельное сопротивление кристалла ниобата лития легированного железом, – толщина кристалла, , - величина приёмной площадки.

При комнатной температуре кристалла , джонсоновский шум равен:

(2.60)

Для того чтобы оценить способность приёмника излучения обнаружить слабый сигнал, вводится специальная величина, называемая порогом чувствительности.

Порог чувствительности равен той наименьшей мощности излучения, которая ещё может быть обнаружена данным приёмником излучения:

(2.61)

Порог чувствительности является вполне полноценным параметром, описывающим способность приёмника излучения обнаружить слабый сигнал.

Единственный недостаток состоит в том, что чем лучше приёмник, тем меньше порог чувствительности, то есть их значения находятся в обратной зависимости от качества приёмника. Поэтому вводится величина, обратная порогу чувствительности, называемая способностью к обнаружению или обнаружительной способностью.

Считаем обнаружительную способность по формуле:

(2.62)

где – величина приёмной площадки, – шумовая полоса пропускания.

Таблица 2.1. Сравнение характеристик различных типов приёмников

Тип приёмника	Диапазон частот,	Удельная обнаружительная способность ,	Вольт-ваттная чувствительность, В/Вт
полупроводниковый болометр			-
кремниевый фотогальванический			-
пироэлектрический
фотогальванический
пироэлектрический с фотогальва-ническим эффектом

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе проведено аналитическое исследование характеристик фотогальванического и пироэлектрического приёмников излучения, а также комбинированного фотоприемника, в котором в качестве чувствительного элемента используется кристалл, проявляющий два эффекта: пироэлектрический и фотогальванический.

Проведён анализ обнаружительной способности комбинированного приёмника излучения и сравнение его характеристик с характеристиками различных типов приёмников.

В ходе работы показано, что комбинированный приёмник излучения обладает более широким частотным диапазоном, чем пироэлектрический и фотогальванический и обладает квазиравномерной зависимостью вольт-ваттной чувствительности от частоты. Однако у такого приёмника меньшая удельная обнаружительная способность по сравнению с такими приёмниками излучения, как полупроводниковый болометр и кремниевый фотогальванический приёмник.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов.- Л.: Машиностроение, 1983.- 600 с.

2. Криксунов Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники.- М.: Советское радио, 1978.- 400 с.

3. Новик В.К., Гаврилова Н.Д., Фельдман Н.Б. Пироэлектрические преобразователи.- М.: Советское радио, 1979.- 176 с.

4. Кузьминов Ю.С. Ниобат и танталат лития. - М.: Наука, 1975.- 276 c.

5. Кузьминов Ю.С. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития.- М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.- 264 с.

6. Стурман Б.И., Фридкин В.М. Фотогальванический эффект в средах без центра симметрии и родственные явления.- М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1992.- 208 с.

7. Косоротов В.Ф., Кременчугский Л.С., Самойлов В.Б., Щедрина Л.В. Пироэлектрический эффект и его применения. - Киев: Наукова думка, 1989.- 224 с.

8. Кременчугский Л.С. Сегнетоэлектрические приемники излучения. – Киев: Наук. думка, 1971.- 234 с.

9. Ицковский М.А., Щедрина Л.В. Термостимулированные токи в системе метал – диэлектрик – металл // ФТТ.- 1979.- т.21, № 12.- С. 3567-3575.

10. Канаев И.Ф., Малиновский В.К. Аномально сильное влияние электродов на фотогальванический ток в кристаллах LiNbO3 // Автометрия. 1995.- № 5.- С. 3-9.

11. Канаев И.Ф., Малиновский В.К. Фотогальванический и фоторефрактивный эффекты в кристаллах ниобата лития // ФТТ.- 1982.- т.24, вып. 7.- С. 1743-1750.

12. Вехтер Б.Г., Гифейсман Ш.Н., Кременчугский Л.С. и др. Основные характеристики контактной системы металл - сегнетоэлектрик - металл // ФТТ.-1971.-13, №1.- С. 94-99.

13. Ivanov V.I., Karpets Yu.M., Marchenkov N.V. , Zdorovtsev G.G. Thermo-EMF models in LiNbO3 crystals with different metal electrodes// Fourth Asia-Pacific Conference Fundamental Problems of Opto- and Microelectronics Proceedings.- Xabarovsk: 2004, DVGUPS.- P.408-412

14. Карпец Ю.М., Иванов В.И., Климентьев С.В. Термоэдс в легированных кристаллах ниобата лития с электродами из различных металлов //Известия вузов. Физика.- 2001.- № 1.-С.96-97

15. Иванов В.И., Карпец Ю.М., Климентьев С.В. Фото-ЭДС в легированном кристалле ниобата лития с электродами из различных металлов Люминесценция и сопутствующие явления / Труды VII Всероссийской школы - семинара, (Иркутск, 19-23 ноября 2001 г.). Под ред. проф. Е.М. Мартыновича.- Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 2002. - С. 74-76.

16. Иона Ф., Ширане Д. Сегнетоэлектрические кристаллы.- М.: Мир. 1965.- 555 с.

17. Kosorotov V.F., Kremenchugskii L.S., Levash L.V., Shchedrina L.V. Tertiary pyroelectric effect in lithium niobate and lithium tantalate crysals // Ferroelectrics.- 1986.- 70, N ½.- P. 27-37.

18. Косоротов. В.Ф., Кременчугский Л.С.,. Леваш Л.В, Щедрина Л.В. Третичный пироэлектрический эффект // Препринт Ин-т физики АН УССР №9.- Киев, 1984.- 27 с.

19. Zook J.D., Liu S.T. Pyroelectric effect in thin film // J. Appl. Phys.- 1978.- v.49, N 8.- P. 4604-4606.

20. Ицковский М.А. Экранирование спонтанной поляризации и фазовый переход в тонкослойном сегнетоэлектрике (Препр. / АН УССР. Ин-т физики; 40).- Киев, 1984.- 40 с.

21. Малиновский В.К., Стурман Б.И. О релаксационных токах в твердых телах (Препринт ИА и Э СО РАН).- Новосибирск, 1980.-№120.- 16 с.

22. Блинов Л.М., Ермаков С.В., Королев Л.М. Поверхностный пироэлектрический эффект в диэлектрических пленках // ФТТ.- 1972.- т.14, № 11.- С. 3671-3673.

23. Geppert D.V. Theoretical shape of metal – insulator – metal potential barriers // J. Appl. Phys.- 1963.- v.34, N. 3.- P. 490-493.

24. Гифейсман Ш.Н. Распределение поля в контактной системе металл – диэлектрик – металл // ФТТ.- 1969.- т.11, № 8.- С. 2097-2102.

25. Винецкий В.Л., Ицковский М.А., Кременчугский Л.С. Особенности фазового перехода в тонкослойных сегнетоэлектриках // ФТТ.- 1973.- т.15, № 11.- С. 3478-3481.

26. Ицковский М.А., Щедрина Л.В., Кладкевич М.Д. Пироэлектрический эффект в области фазового перехода тонкослойных сегнетоэлектриков // УФЖ.- 1979.- т.24, № 7.- С. 924-930.

27. Itskovskii M. A., Shchedrina L.V., Kladkevich M.D. Pyroelectric and electrocaloric effect in the phase transition region of thin ferroelectrics // Ibid.- 1980.- v.29, N ¾.- P. 167-174.

28. Glass A.M., Von der Linde D., Nergran T.J. High-voltage bulk photovoltaic effect and photorefractive process in LiNbO3 // Appl. Phys. -1974. - v.25. - №4. - P. 233-236.

29. Канаев И.Ф., Малиновский В.К., Пугачев А.М. Исследование вклада горячих электронов в процессы переноса в кристаллах ниобата лития // ФТТ, 1987.- т.29, вып. 3.- С. 1502-1513.

30. Пироэлектрический эффект в направлениях, перпендикулярных к особенной полярной оси сегнетоэлектрических кристаллов / В.Ф. Косоротов, Л.С. Кременчугский , Л.В. Леваш, Л.В. Щедрина // Изв. АН СССР. Сер. физ.- 1987.- т.51, № 12.- С. 2233-2238.

31. Wurfel P., Batra I.P. Depolarization – field – induced instability in thin ferroelectric films – experiment and theory // Phys. Rev. B.- 1973.- v.8, N. 11.- P. 5126-5133.

32. Wurfel P., Batra I.P. Depolarization effects in thin ferroelectric films // Ferroelectrics.- 1976.- v.12, N. 1-4.- P. 55-61.

33. Ивченко Е.А., Пикус Г.Е. Новый фотогальванический эффект в гиротропных кристаллах // Письма в ЖЭТФ. - 1978. - Т.27. - С.640-643.

34. Белобаев К.Г., Марков В.Б., Одулов С.Г. Фотовольтаический эффект в востановленных кристаллах ниобата лития // ФТТ. - 1978. - Т.20. - №8. - С.2520-2522.

35. Glass A.M., Auston D.H. Excited state dipole moments of impurities in piroelectrics crystals and their applecations // Ferroelectrics. - 1974. - V. 7. - P.187-189.

36. Криксунов, Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники / В.Ф.Криксунов.- М.: Сов.радио, 1978.- 400 с., ил.

37. Росс, М. Лазерные приемники / М. Росс.- М: Мир, 1969. - 520 с.

38. Мирошников, М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов / М.М.Мирошников / Учебное пособие для вузов. Л: Машиностроение, 1977.- 600 с.

Характеристики

Список файлов ВКР